BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Pengendalian proses dalam industri modern memiliki peran krusial dalam mencapai operasi yang konsisten, efisien, dan akurat. Salah satu metode yang banyak diterapkan adalah sistem kontrol loop tertutup, yang memanfaatkan umpan balik (feedback) untuk mengatur variabel proses agar sesuai dengan nilai yang diinginkan. Dalam sistem ini, output yang dihasilkan terus dipantau oleh sensor, kemudian data tersebut dikirim kembali ke kontroler untuk dianalisis. Kontroler akan membandingkan data tersebut dengan setpoint dan mengirimkan sinyal koreksi ke aktuator sehingga proses dapat berjalan sesuai dengan parameter yang telah ditentukan. Dengan demikian, sistem ini mampu menjaga stabilitas dan akurasi dalam berbagai kondisi operasional.
Kemajuan teknologi sensor telah berkontribusi secara signifikan dalam meningkatkan kinerja sistem kontrol loop tertutup. Berbagai jenis sensor, seperti sensor cahaya (LDR, photodioda), sensor suhu (thermocouple, LM35), sensor jarak (ultrasonik), dan sensor kelembaban (Soil Moisture FC-28, DHT11), digunakan untuk mendeteksi perubahan besaran fisik dan mengonversinya menjadi sinyal listrik. Walaupun prinsip kerja tiap sensor berbeda, tujuan utamanya tetap sama, yaitu menyediakan informasi akurat mengenai kondisi proses yang berlangsung. Melalui praktikum ini, mahasiswa diharapkan mampu memahami prinsip kerja sistem kontrol loop tertutup, mengenali fungsi setiap komponen yang digunakan, serta mengamati bagaimana mekanisme umpan balik memengaruhi kinerja sistem. Pemahaman ini menjadi dasar yang penting bagi mahasiswa Teknik Biosistem dalam merancang serta mengoptimalkan sistem kontrol untuk keperluan industri maupun penelitian di masa mendatang.
1.2 Tujuan Praktikum
1. Mahasiswa dapat memahami konsep dasar sistem kontrol loop tertutup
2. Mahasiswa dapat mengetahui komponen-komponen sistem kontrol loop tertutup 3. Mahasiswa dapat memahami prinsip kerja/penggunaan sensor pada sistem
kontrolloop tertutup
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Jelaskan apa yang dimaksud dengan sistem kontrol loop tertutup ! sertakan gambar blok diagramnya
Sistem kontrol loop tertutup (closed-loop control system) merupakan sistem yang memanfaatkan umpan balik (feedback) untuk mengatur variabel proses agar tetap sesuai dengan nilai yang ditetapkan (setpoint). Dalam sistem ini, output yang dihasilkan diukur oleh sensor dan dibandingkan dengan setpoint yang telah ditentukan. Jika terjadi perbedaan atau error, kontroler akan mengirimkan sinyal koreksi ke aktuator untuk menyesuaikan proses agar kembali ke kondisi yang diinginkan. Dengan mekanisme ini, sistem dapat mempertahankan stabilitas serta mengurangi kesalahan meskipun terdapat gangguan eksternal. Sistem kontrol loop tertutup banyak diterapkan dalam berbagai aplikasi industri, seperti pengendalian suhu, tekanan, dan kecepatan, karena kemampuannya dalam meningkatkan akurasi serta efisiensi operasional (Parulian et al., 2021).
Keunggulan utama sistem kontrol loop tertutup adalah kemampuannya dalam mengurangi kesalahan serta meningkatkan respons sistem terhadap perubahan kondisi lingkungan.
Meskipun demikian, sistem ini juga menghadapi tantangan, seperti perlunya perancangan kontroler yang optimal serta memastikan stabilitas sistem agar tidak terjadi osilasi atau ketidakstabilan. Berdasarkan penelitian, penerapan algoritma kontrol yang lebih canggih, seperti PID (Proportional-Integral-Derivative), dapat secara signifikan meningkatkan kinerja sistem kontrol loop tertutup dengan memberikan penyesuaian yang lebih akurat terhadap variabel proses. Oleh karena itu, pemahaman yang mendalam mengenai prinsip kerja serta komponen dalam sistem ini menjadi faktor krusial dalam perancangan sistem kontrol yang efektif dan efisien untuk berbagai aplikasi industry (Nugraha dan Sumiharto, 2015).
Blok diagram sistem kontrol loop tertutup terdiri dari beberapa komponen utama, yaitu setpoint, kontroler, aktuator, proses, sensor, dan umpan balik. Setpoint merupakan nilai target yang ingin dicapai dalam suatu proses, sementara kontroler bertugas membandingkan output yang dihasilkan dengan setpoint serta memberikan sinyal koreksi jika terjadi penyimpangan.
Aktuator kemudian menerima sinyal tersebut dan menerapkannya dalam bentuk aksi fisik guna menyesuaikan proses agar tetap berada dalam parameter yang diinginkan. Sensor berperan dalam mengukur output serta mengirimkan data kembali ke kontroler sebagai umpan balik untuk evaluasi lebih lanjut. Dengan mekanisme ini, sistem dapat secara dinamis menyesuaikan operasinya sehingga kondisi yang diinginkan tetap terjaga meskipun terdapat perubahan atau gangguan eksternal
(Giraude and Audine, 2019).
2.2 Jelaskan prinsip kerja sistem kontrol loop tertutup!
Prinsip kerja sistem kontrol loop tertutup melibatkan mekanisme umpan balik yang bertujuan untuk memastikan keluaran sistem tetap sesuai dengan nilai referensi yang telah ditentukan. Dalam sistem ini, keluaran diukur oleh sensor dan dibandingkan dengan masukan referensi guna menghasilkan sinyal kesalahan yang mencerminkan selisih antara kondisi aktual dan yang diharapkan. Sinyal kesalahan tersebut selanjutnya diproses oleh kontroler untuk menentukan aksi koreksi yang akan diterapkan melalui aktuator, sehingga sistem dapat menyesuaikan operasinya agar mendekati nilai yang diinginkan. Dengan mekanisme ini, sistem kontrol loop tertutup mampu mengoreksi penyimpangan yang disebabkan oleh gangguan eksternal maupun perubahan parameter internal, sehingga menjaga stabilitas dan akurasi kinerja sistem. (Parulian et al., 2021).
Salah satu keunggulan utama sistem kontrol loop tertutup adalah kemampuannya dalam menjaga kestabilan proses meskipun terjadi gangguan eksternal atau perubahan kondisi operasional. Sistem ini banyak diterapkan dalam berbagai bidang, termasuk pengendalian suhu dalam proses pemanasan cairan, seperti pada produksi minuman sari jagung. Dalam penelitian terkait, metode PID digunakan sebagai mekanisme kontrol yang menyesuaikan variabel proses berdasarkan sinyal umpan balik yang diterima dari sensor. Dengan adanya sistem ini, suhu dapat dipertahankan dalam kisaran yang diinginkan, sehingga kualitas produk tetap terjaga dan efisiensi dalam proses produksi dapat meningkat (Sampurno et al., 2016).
2.3 Jelaskan pengertian dan prinsip kerja sensor LDR!
Light Dependent Resistor (LDR) merupakan jenis resistor yang nilai resistansinya bergantung pada tingkat intensitas cahaya yang mengenainya. Ketika intensitas cahaya meningkat, resistansi LDR akan menurun, sedangkan dalam kondisi cahaya redup atau gelap, resistansinya meningkat. Komponen ini sering dimanfaatkan dalam berbagai aplikasi elektronik, termasuk saklar otomatis yang dapat mengendalikan nyala lampu berdasarkan perubahan pencahayaan di lingkungan sekitar. Selain itu, LDR juga digunakan dalam sistem keamanan, seperti sensor intrusi, serta pada perangkat otomatisasi lainnya yang memerlukan respons terhadap perubahan tingkat cahaya. (Sarief, 2020).
Prinsip kerja LDR didasarkan pada karakteristik semikonduktor yang mengalami perubahan konduktivitas saat terkena cahaya. Ketika cahaya mengenai permukaan LDR, foton-foton yang diserap oleh material semikonduktor akan meningkatkan energi elektron, menyebabkan perpindahan elektron ke pita konduksi dan menurunkan resistansi material.
Dengan berkurangnya resistansi, arus listrik dapat mengalir lebih mudah, sehingga memungkinkan sistem elektronik merespons perubahan cahaya secara otomatis. Sebaliknya, dalam kondisi minim cahaya atau gelap, jumlah elektron bebas dalam material berkurang, mengakibatkan peningkatan resistansi LDR dan menurunnya aliran arus listrik melalui komponen tersebut (Mirza dan Firdaus, 2016).
Dalam penelitian internasional, pengembangan sensor LDR semakin maju dengan pemanfaatan material inovatif seperti graphene untuk meningkatkan sensitivitas serta efisiensinya. Graphene dikenal memiliki sifat fotokonduktif yang sangat baik, yang memungkinkan peningkatan signifikan dalam konduktivitas listrik ketika terpapar cahaya.
Struktur dua dimensi dari graphene memungkinkan pergerakan elektron yang lebih cepat dibandingkan material semikonduktor konvensional, sehingga meningkatkan kecepatan respons sensor terhadap perubahan intensitas cahaya. Oleh karena itu, berbagai studi menunjukkan bahwa integrasi graphene dalam sensor cahaya dapat menghasilkan perangkat dengan sensitivitas tinggi serta konsumsi daya yang lebih rendah, menjadikannya ideal untuk aplikasi dalam teknologi mutakhir (De Sanctis et al., 2018).
2.4 Jelaskan pengertian dan prinsip kerja sensor Photodioda!
Photodioda merupakan jenis dioda semikonduktor yang berfungsi sebagai sensor cahaya dengan cara mengonversi energi cahaya menjadi arus listrik. Ketika cahaya dengan panjang gelombang tertentu mengenai permukaan photodioda, elektron dalam material semikonduktor mengalami eksitasi, sehingga terbentuk pasangan elektron-hole yang meningkatkan konduktivitas dan memungkinkan arus listrik mengalir. Untuk meningkatkan sensitivitas terhadap cahaya, photodioda biasanya dioperasikan dalam kondisi bias balik, yang membuatnya lebih responsif terhadap perubahan intensitas cahaya. Dengan karakteristik tersebut, photodioda banyak digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk sistem deteksi cahaya, sensor api, serta perangkat komunikasi optik, karena keunggulannya dalam respons cepat dan efisiensi tinggi (Setyaningsih et al., 2017).
Photodioda beroperasi berdasarkan prinsip efek fotolistrik internal, di mana cahaya yang diserap oleh material semikonduktor mengakibatkan terbentuknya pasangan elektron-hole.
Ketika cahaya dengan panjang gelombang tertentu mengenai sambungan p-n dalam photodioda, energi foton menyebabkan elektron berpindah dari pita valensi ke pita konduksi, sehingga menciptakan pasangan elektron-hole. Pasangan ini kemudian dipisahkan oleh medan listrik internal di daerah deplesi, menghasilkan arus listrik yang sebanding dengan intensitas cahaya yang diterima oleh sensor. Untuk meningkatkan responsivitas dan kecepatan perangkat, photodioda umumnya dioperasikan dalam kondisi bias balik, yang memperluas daerah deplesi serta meningkatkan efisiensi pendeteksian Cahaya (Sujarwo, 2016).
2.5 Apa yang dimaksud dengan sensor suhu beserta contoh komponennya !(minimal 3) Sensor suhu merupakan perangkat yang berfungsi untuk mendeteksi dan mengukur suhu suatu objek atau lingkungan dengan mengonversi perubahan panas menjadi sinyal listrik yang dapat dianalisis. Alat ini bekerja dengan mendeteksi energi panas atau dingin yang dipancarkan oleh suatu objek, sehingga memungkinkan pemantauan perubahan suhu dalam bentuk output analog maupun digital. Sensor suhu banyak diaplikasikan dalam berbagai perangkat, seperti termometer ruangan, termometer tubuh, kulkas, air conditioner, serta rice cooker untuk memastikan suhu tetap dalam kisaran yang diinginkan. Selain itu, sensor ini memiliki peran penting dalam industri manufaktur dan sistem kontrol otomatis yang membutuhkan pemantauan suhu secara akurat untuk menjaga kualitas dan efisiensi operasional (Widharma, 2020).
Sensor suhu terdiri dari berbagai jenis dengan karakteristik dan prinsip kerja yang berbeda- beda. Salah satu contohnya adalah termokopel, yang bekerja dengan mengubah perbedaan suhu menjadi tegangan listrik melalui efek Seebeck, di mana dua logam berbeda yang dihubungkan akan menghasilkan tegangan yang bervariasi sesuai dengan suhu. Selain itu, terdapat termistor, yaitu resistor yang nilai resistansinya berubah secara signifikan terhadap perubahan suhu; termistor negatif (NTC) memiliki resistansi yang menurun saat suhu meningkat, sedangkan termistor positif (PTC) justru mengalami peningkatan resistansi ketika suhu naik. Jenis sensor lainnya adalah Resistance Temperature Detector (RTD), yang memanfaatkan perubahan resistansi logam murni seperti platinum untuk mengukur suhu dengan tingkat akurasi tinggi. Setiap sensor suhu memiliki keunggulan tersendiri, sehingga pemilihannya bergantung pada kebutuhan spesifik dalam suatu aplikasi (Ekayana, 2020).
Salah satu contoh spesifik sensor suhu adalah LM35, yaitu termometer semikonduktor yang mampu mengukur suhu dalam rentang 0 hingga 100 derajat Celsius. Sensor ini menghasilkan output tegangan yang linear serta proporsional terhadap suhu dalam derajat Celsius, sehingga memudahkan integrasinya dengan berbagai sistem elektronik. Selain itu,
terdapat sensor suhu dan kelembapan SHT11, yang tidak hanya mendeteksi suhu tetapi juga mengukur kelembapan relatif, sehingga sering digunakan dalam aplikasi yang memerlukan pemantauan kondisi lingkungan secara simultan. Berbagai jenis sensor suhu ini banyak diterapkan dalam berbagai bidang, mulai dari sistem pemantauan lingkungan hingga pengendalian suhu dalam perangkat rumah tangga serta industri untuk memastikan efisiensi dan stabilitas operasional (Sonker, 2021).
2.6 Jelaskan pengertian dan prinsip kerja sensor Ultrasonic!
Sensor ultrasonik merupakan perangkat yang menggunakan gelombang suara berfrekuensi tinggi untuk mendeteksi jarak atau keberadaan suatu objek. Sensor ini beroperasi dengan memancarkan gelombang ultrasonik yang kemudian dipantulkan kembali oleh objek, dan selisih waktu antara pemancaran serta penerimaan gelombang digunakan untuk menghitung jarak antara sensor dan objek tersebut. Prinsip kerja ini memungkinkan sensor ultrasonik mengukur jarak secara akurat tanpa perlu kontak fisik, sehingga sering diterapkan dalam berbagai aplikasi, seperti sistem parkir kendaraan, robotika, serta industri manufaktur.
Selain itu, sensor ini memiliki keunggulan dalam kemampuannya beroperasi di berbagai kondisi lingkungan, termasuk area dengan pencahayaan rendah atau tingkat debu tinggi, di mana sensor optik mungkin kurang efektif (Budiarso dan Prihandono, 2015).
Sensor ultrasonik beroperasi dengan prinsip pengiriman serta penerimaan gelombang suara berfrekuensi tinggi untuk mendeteksi jarak atau keberadaan suatu objek. Proses ini dimulai ketika pemancar (transmitter) menghasilkan gelombang ultrasonik menggunakan elemen piezoelektrik pada frekuensi tertentu, umumnya sekitar 40 kHz. Gelombang tersebut merambat melalui udara hingga mengenai objek, kemudian dipantulkan kembali ke sensor.
Penerima (receiver) pada sensor menangkap gelombang pantul tersebut, dan dengan mengukur selang waktu antara pengiriman serta penerimaan sinyal, jarak antara sensor dan objek dapat dihitung dengan akurat. Kecepatan gelombang ultrasonik di udara biasanya dianggap konstan, yaitu sekitar 344 meter per detik, sehingga perhitungan jarak dapat dilakukan dengan presisi. Dengan prinsip kerja ini, sensor ultrasonik banyak digunakan dalam berbagai aplikasi, seperti pengukuran level cairan, deteksi objek dalam sistem parkir kendaraan, serta bidang robotika (Yudha dan Sani, 2017).
2.7 Jelaskan pengertian dan prinsip kerja sensor Soil Moisture FC-28!
Sensor soil moisture FC-28 merupakan perangkat yang digunakan untuk mengukur kadar air dalam tanah, sehingga sangat bermanfaat dalam pemantauan kelembaban pada aplikasi pertanian dan hortikultura. Sensor ini terdiri dari dua probe yang berfungsi sebagai elektroda untuk mendeteksi tingkat kelembaban tanah dengan cara mengukur resistansi listrik antara kedua probe tersebut. Sensor ini beroperasi dengan tegangan input berkisar antara 3,3V hingga 5V, menghasilkan tegangan output antara 0V hingga 4,2V, serta membutuhkan arus sebesar 35 mA. Selain itu, sensor FC-28 memiliki rentang nilai ADC sebesar 1024 bit, mulai dari 0 hingga 1023 bit, yang memungkinkan pembacaan data kelembaban tanah dengan tingkat akurasi yang tinggi. Dengan kemampuan ini, sensor soil moisture FC-28 dapat membantu dalam pengelolaan irigasi secara efisien, memastikan tanaman mendapatkan pasokan air yang optimal tanpa mengalami kekurangan atau kelebihan air (Husdi, 2018).
Sensor kelembaban tanah FC-28 beroperasi dengan mengukur resistansi listrik tanah untuk menentukan kadar air yang terkandung di dalamnya. Perangkat ini terdiri dari dua probe yang ditempatkan di dalam tanah, di mana keberadaan air akan mempengaruhi resistansi listrik yang terdeteksi. Ketika tanah dalam kondisi basah, air yang ada di dalamnya akan menurunkan resistansi, sehingga memungkinkan arus listrik mengalir dengan lebih mudah di
antara kedua probe. Sebaliknya, jika tanah kering, resistansi akan meningkat dan menghambat aliran arus listrik. Perubahan resistansi ini kemudian dikonversi menjadi sinyal listrik yang dapat dibaca oleh mikrokontroler seperti Arduino, memungkinkan pemantauan dan pengelolaan kelembaban tanah secara lebih efisien. Dengan kemampuannya dalam memberikan data akurat mengenai kadar air tanah, sensor ini sangat bermanfaat dalam pertanian presisi untuk memastikan tanaman menerima jumlah air yang optimal, sehingga mencegah kelebihan atau kekurangan irigasi yang dapat mempengaruhi pertumbuhan tanaman (Candra dan Maulana, 2019).
2.8 Jelaskan pengertian Tinkercad dan Serial Monitor Pada Tinkercad
Tinkercad merupakan aplikasi berbasis web yang dapat digunakan secara gratis untuk desain 3D, simulasi rangkaian elektronik, serta pemrograman berbasis blok. Dikembangkan oleh Autodesk, platform ini dirancang dengan antarmuka yang ramah pengguna, sehingga menjadi pilihan ideal bagi pemula dalam mempelajari konsep dasar desain dan elektronik.
Melalui Tinkercad, pengguna dapat membuat model 3D, merancang serta mensimulasikan rangkaian elektronik, dan memprogram mikrokontroler seperti Arduino. Selain itu, aplikasi ini juga dimanfaatkan sebagai laboratorium virtual dalam pendidikan teknik, membantu siswa memahami konsep praktis tanpa memerlukan peralatan fisik secara langsung (Abburi et al., 2021).
Serial Monitor pada Tinkercad merupakan fitur yang memungkinkan pengguna untuk memantau serta berinteraksi dengan data yang dikirim dari kode Arduino selama simulasi berlangsung. Fitur ini berperan sebagai alat debugging yang menampilkan output serial, sehingga memudahkan pengguna dalam memeriksa serta memahami perilaku program yang sedang dijalankan. Dalam Tinkercad Circuits, Serial Monitor dapat diakses melalui panel kode dan digunakan untuk menampilkan variabel atau pesan yang dikirim menggunakan fungsi Serial.print() maupun Serial.println() dalam kode Arduino. Keberadaan fitur ini sangat penting dalam pengembangan serta pengujian proyek elektronik, karena memungkinkan pemantauan data secara real-time yang dihasilkan oleh sensor atau komponen lain yang terhubung ke Arduino (Molle et al., 2020).
BAB III METODOLOGI
3.1 Waktu dan Tempat Pelaksanaan
Praktikum Otomatisasi 2 yang membahas Pengenalan Komponen Sistem Kontrol Loop Tertutup dan Sensor dilaksanakan pada hari Jumat, 14 Maret 2025. Kegiatan ini bertempat di Gedung A Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Brawijaya dan berlangsung dari pukul 11.00 hingga 12.20 WIB. Selama praktikum, peserta diberikan pemahaman mengenai prinsip dasar sistem kontrol loop tertutup serta fungsi berbagai jenis sensor dalam sistem otomatisasi.
Selain itu, kegiatan ini juga bertujuan untuk melatih peserta dalam mengenali serta memahami penerapan sensor pada berbagai aplikasi industri.
3.2 Alat, Bahan, dan Fungsi beserta Gambar
No. Nama Alat dan Bahan Fungsi Gambar
(sitasi tiap gambar) 1 Arduino Uno Sebagai tempat merangkai
system kontroler loop tertutup
Gambar 3.2.1 Arduino Uno
Sumber : Dokumentasi Pribadi, 2025
2 Kabel jumper Untuk menyambungkan
komponen pada Arduino Uno
Gambar 3.2.2 Kabel Jumper
Sumber : Dokumentasi Pribadi, 2025
3 LED Sebagai indikator yang
menyala atau mati berdasarkan intensitas cahaya yang terdeteksi LDR
Gambar 3.2.3 LED Sumber : Dokumentasi
Pribadi, 2025
4 LDR/Photoresistor Sebagai sensor cahaya yang mengubah nilai resistansi sesuai dengan intensitas cahaya
Gambar 3.2.4 LDR Sumber : Dokumentasi
Pribadi, 2025
5 Resistor untuk membatasi arus
listrik yang mengalir ke LED
Gambar 3.2.5 Resistor Sumber : Dokumentasi
Pribadi, 2025
BAB VI PEMBAHASAN
4.1 Buatlah rangkaian di Tinkercad menggunakan sensor LDR, LED, resistor, dan Arduino Uno!
4.2 Jelaskan rangkaian tinkercad yang telah dibuat
Rangkaian Tinkercad yang telah dibuat memanfaatkan sensor Light Dependent Resistor (LDR) untuk mendeteksi intensitas cahaya dan secara otomatis mengontrol nyala Light Emitting Diode (LED). LDR dihubungkan ke pin analog A0 pada Arduino Uno untuk membaca perubahan resistansi akibat variasi intensitas cahaya, sedangkan LED terhubung
ke pin digital 7 sebagai output yang dikendalikan berdasarkan data dari sensor LDR. Dalam kode program, nilai LDR dibaca menggunakan fungsi analogRead(LDRPin), lalu dibandingkan dengan ambang batas 500. Jika nilai yang terbaca lebih kecil atau sama dengan 500, LED akan menyala melalui perintah digitalWrite(LEDPin, HIGH), sedangkan jika lebih besar dari 500, LED akan mati dengan perintah digitalWrite(LEDPin, LOW). Selain itu, Serial Monitor digunakan untuk menampilkan nilai intensitas cahaya secara real-time dengan menggunakan fungsi Serial.print dan Serial.println, memungkinkan pengguna untuk memantau perubahan nilai LDR sesuai dengan kondisi pencahayaan di lingkungan sekitar.
Hasil Serial Monitor menunjukkan bahwa dalam kondisi cahaya redup atau gelap, nilai LDR yang terbaca lebih kecil atau sama dengan 500, menyebabkan LED menyala, dan Serial Monitor menampilkan data seperti "Tingkat Intensitas Cahaya saat ini adalah 450" atau
"Tingkat Intensitas Cahaya saat ini adalah 499". Sebaliknya, ketika lingkungan memiliki pencahayaan lebih terang, nilai LDR melebihi 500, menyebabkan LED mati, dan Serial Monitor akan menampilkan nilai seperti "Tingkat Intensitas Cahaya saat ini adalah 530" atau "Tingkat Intensitas Cahaya saat ini adalah 600". Dengan demikian, sistem ini mampu menyesuaikan kondisi LED secara otomatis berdasarkan intensitas cahaya yang diterima oleh sensor LDR, menjadikannya sebagai sistem pencahayaan otomatis yang responsif terhadap perubahan lingkungan.
4.3 Bagaimana pengaruh perubahan intensitas cahaya terhadap nilai resistansi LDR dan bagaimana hal tersebut mempengaruhi nyala LED dalam simulasi pada Tinkercad Perubahan intensitas cahaya memiliki pengaruh langsung terhadap nilai resistansi Light Dependent Resistor (LDR), di mana peningkatan intensitas cahaya akan menyebabkan penurunan resistansi. Ketika LDR menerima cahaya dengan intensitas tinggi, foton yang diserap oleh material semikonduktor dalam LDR akan meningkatkan jumlah elektron bebas, yang pada akhirnya meningkatkan konduktivitas dan menurunkan nilai resistansi. Sebaliknya, dalam kondisi pencahayaan yang redup atau gelap, jumlah elektron bebas berkurang, sehingga resistansi meningkat dan aliran arus listrik menjadi lebih terhambat. Karakteristik ini menjadikan LDR sebagai komponen utama dalam berbagai aplikasi, seperti sistem pencahayaan otomatis, sensor keberadaan, serta perangkat keamanan berbasis Cahaya (Sarief, 2020).
Perubahan intensitas cahaya yang diterima oleh Light Dependent Resistor (LDR) secara langsung mempengaruhi nyala Light Emitting Diode (LED) dalam simulasi Tinkercad. Saat intensitas cahaya tinggi, resistansi LDR menurun, memungkinkan arus yang mengalir lebih besar, sehingga LED menyala lebih terang atau tetap aktif. Sebaliknya, ketika intensitas cahaya rendah, resistansi LDR meningkat, membatasi aliran arus listrik dan dapat menyebabkan LED meredup atau bahkan mati sepenuhnya. Dalam simulasi Tinkercad, mekanisme ini dapat diamati melalui rangkaian elektronik sederhana yang menghubungkan LDR dan LED dengan mikrokontroler, memungkinkan sistem pencahayaan otomatis yang responsif terhadap perubahan lingkungan cahaya (Candra et al., 2021).
4.4 Jelaskan aplikasi penggunaan sistem kontrol loop tertutup pada Teknik Bioproses Sistem kontrol loop tertutup merupakan elemen penting dalam optimasi bioproses, seperti fermentasi dan produksi biofarmasi, karena kemampuannya dalam mempertahankan kestabilan proses secara otomatis tanpa memerlukan intervensi manusia secara langsung.
Sistem ini bekerja dengan mengandalkan umpan balik real-time dari sensor untuk menyesuaikan parameter operasional, seperti suhu, pH, dan kadar oksigen terlarut, sehingga
memastikan pertumbuhan mikroorganisme yang optimal serta hasil produksi yang konsisten.
Keunggulan utama dari sistem kontrol loop tertutup terletak pada kemampuannya dalam meningkatkan efisiensi proses dan kualitas produk melalui pengaturan parameter yang presisi.
Dalam bioproses, sistem ini juga berperan dalam sterilisasi serta pengaturan kondisi lingkungan dalam reaktor, yang sangat penting untuk menjaga stabilitas pertumbuhan sel dan produksi metabolit. Dengan integrasi strategi kontrol yang lebih canggih, sistem loop tertutup dapat dioptimalkan lebih lanjut guna meningkatkan performa bioproses secara keseluruhan (Parulian et al., 2021).
Sistem kontrol loop tertutup memiliki peran krusial dalam bioproses, terutama di industri biofarmasi, untuk memastikan presisi dan konsistensi dalam setiap tahap produksi. Dengan menggunakan umpan balik real-time dari sensor serta alat analitik, sistem ini mampu mengatur parameter kritis seperti pH, suhu, dan kadar oksigen terlarut, memungkinkan penyesuaian secara dinamis terhadap variasi kondisi operasi. Dalam proses fermentasi, sistem kontrol loop tertutup berfungsi untuk menjaga kondisi optimal dalam bioreaktor guna mendukung pertumbuhan mikroorganisme serta memastikan produksi metabolit yang stabil. Sementara itu, dalam pemurnian protein, sistem ini mengatur waktu pengumpulan fraksi produk berdasarkan data spektroskopi UV atau HPLC, sehingga meningkatkan kemurnian serta mengurangi risiko kontaminasi. Keunggulan utama dari sistem ini adalah kemampuannya dalam mengurangi ketergantungan pada intervensi manual, meningkatkan ketahanan proses, serta memungkinkan implementasi strategi kontrol canggih seperti model predictive control (MPC) dan PID controllers. Selain itu, integrasi teknologi analitik proses (PAT) seperti spektroskopi UV, NIR, dan Raman menyediakan data real-time yang akurat, memungkinkan pengambilan keputusan yang lebih cepat dan tepat dalam mengoptimalkan proses produksi (Armstrong et al., 2021).
4.5 Jelaskan aplikasi penggunaan Tinkercad pada Teknik Bioproses
Tinkercad adalah platform simulasi online yang memungkinkan perancangan serta pengujian rangkaian elektronik dan desain 3D secara virtual. Dalam bidang teknik bioproses, platform ini memiliki potensi besar sebagai alat bantu pembelajaran dan perancangan yang efisien. Salah satu penerapannya adalah dalam simulasi sistem kontrol berbasis mikrokontroler, seperti Arduino, yang digunakan untuk mengatur parameter kritis dalam bioproses, seperti suhu, pH, dan kecepatan aliran. Dengan adanya simulasi virtual, mahasiswa dan praktisi dapat merancang, menguji, serta memvalidasi sistem kontrol sebelum diimplementasikan secara fisik, sehingga dapat mengurangi risiko kesalahan sekaligus menghemat biaya. Selain itu, Tinkercad juga mendukung perancangan prototipe peralatan laboratorium atau komponen bioreaktor dalam format 3D, yang memfasilitasi visualisasi serta optimasi desain sebelum memasuki tahap fabrikasi (Riskawati, 2025).
BAB V KESIMPULAN 5.1 Kesimpulan
Praktikum Sistem Kontrol Loop Tertutup dan Sensor bertujuan untuk memahami mekanisme kerja sistem kontrol dengan umpan balik yang memanfaatkan sensor dalam menjaga kestabilan output. Kegiatan praktikum ini dilaksanakan pada Jumat, 14 Maret 2024, di Laboratorium Otomasi dan Instrumentasi. Melalui praktikum ini, mahasiswa diharapkan dapat memahami konsep dasar sistem kontrol loop tertutup, mengenali komponen- komponennya, serta mempelajari prinsip kerja dan penerapan sensor dalam sistem tersebut.
Percobaan ini menggunakan berbagai alat dan bahan, seperti Arduino Uno, Light Dependent Resistor (LDR), LED, resistor, kabel jumper, dan laptop sebagai perangkat pemrograman. LDR berfungsi sebagai sensor untuk mengukur tingkat pencahayaan di lingkungan sekitar, sedangkan LED bertindak sebagai indikator output. Rangkaian dirancang agar sensor mampu mendeteksi perubahan intensitas cahaya dan secara otomatis mengontrol kondisi nyala LED. Pemrograman dilakukan menggunakan Arduino IDE, dan pengujian sistem dilakukan melalui simulasi di Tinkercad.
Berdasarkan hasil yang diperoleh, sistem mampu beroperasi dengan baik, di mana LED menyala saat tingkat pencahayaan rendah dan mati ketika pencahayaan tinggi. Nilai pembacaan sensor LDR juga dapat dipantau melalui Serial Monitor untuk proses monitoring.
Percobaan ini membuktikan bahwa sistem kontrol loop tertutup dengan sensor mampu mengontrol output secara optimal sesuai dengan kondisi lingkungan. Secara keseluruhan, hasil praktikum menunjukkan bahwa sistem ini lebih efisien dan akurat dalam mempertahankan stabilitas proses yang dikontrol.
5.2 Kritik dan Saran (untuk praktikum)
Saya merasa bahwa tenggat waktu yang diberikan tidak sesuai dengan isi dan sitasi yang harus dicari. Sebaiknya tenggat waktu pengumpulan diperpanjang atau dipisah saja menjadi TM dan Laporan Praktikum. Dan juga kebijakan Turnitin tidak ada pada saat briefing praktikum.
DAFTAR PUSTAKA
Abburi R, Praveena M, Priyakanth R. 2021. Tinkercad - a web based application for virtual labs to help learners think, create and make. Journal of Engineering Education Transformations 34(Special Issue): 535-536.
Agustriyanto R. 2018. Kendali sistem bioreaktor kontinyu. Jurnal Teknik Kimia USU 7(1): 1-2.
Armstrong A, Horry K, Cui T, Hulley M, Turner R, Farid SS, Goldrick S, Bracewell DG. 2021.
Advanced control strategies for bioprocess chromatography: challenges and opportunities for intensified processes and next generation products. Journal of Chromatography A 1635: 461914.
Budiarso Z, Prihandono A. 2015. Implementasi sensor ultrasonik untuk mengukur panjang gelombang suara berbasis mikrokontroler. Jurnal Teknologi Informasi DINAMIK 20(2):
171-177.
Candra DA, Utomo MD, Fathurrohman VG, Risaldi D. 2021. Perancangan simulasi lampu otomatis dengan sensor TMP36, LDR dan ultrasonik menggunakan tinkercad. J-Eltrik 3(1): 1-2.
Candra JE, Maulana A. 2019. Penerapan soil moisture sensor untuk desain sistem penyiram tanaman otomatis. SNISTEK 2: 109-110.
Husdi. 2018. Monitoring kelembaban tanah pertanian menggunakan soil moisture sensor FC- 28 dan arduino uno. ILKOM Jurnal Ilmiah 10(2): 237-238.
Mirza Y, Firdaus A. 2016. Light dependent resistant (LDR) sebagai pendeteksi warna. Jurnal JUPITER 8(1): 39-45.
Molle WHS, Poekoel VC, Kambey FD. 2020. Rancang bangun sistem kendali pompa air bersih bertenaga surya di kawasan relokasi korban banjir pandu. Jurnal Teknik Informatika 15(2): 119-126.
Nugraha MB, Sumiharto R. 2015. Penerapan sistem kendali PID pada antena pendeteksi koordinat posisi UAV. International Journal of Electrical and Information Systems 5(2):
187-198.
Nurhayati N, Maisura B. 2021. Pengaruh intensitas cahaya terhadap nyala lampu dengan menggunakan sensor cahaya light dependent resistor. CIRCUIT: Jurnal Ilmiah Pendidikan Teknik Elektro 5(2): 103-104.
Parulian S, Pangaribuan T, Simamora A. 2021. Implementasi kontrol lup tertutup multi point pada pengatur temperatur oven panggangan roti. Electric Power, Telecommunications
& Control System - ELPOTECS Jurnal 4(1): 38-45.
Riskawati. 2025. Desain dan simulasi sistem remote control IR menggunakan arduino untuk pembelajaran elektronika interaktif di tinkercad. Jurnal Artificial 3(1): 11-12.
Sampurno B, Abdurrakhman A, Hadi HS. 2016. Sistem kendali PID pada pengendalian suhu untuk kestabilan proses pemanasan minuman sari jagung. SNIKO 34: 1-7.
Sanctis AD, Mehew JD, Craciun MF, Russo S. 2018. Graphene-based light sensing:
fabrication, characterisation, physical properties and performance. Nanomaterials 8(9):
1486.
Sarief I. 2020. Pengontrolan posisi solar cell otomatis dengan menggunakan sensor cahaya light dependent resistor untuk energi alternatif. Jurnal Infotronik 5(2): 94-100.
Setyaningsih E, Prastiyanto D, Suryono. 2017. Penggunaan sensor photodioda sebagai sistem deteksi api pada wahana terbang vertical take-off landing (VTOL). Jurnal Teknik Elektro 9(2): 53-60.
Sonker D. 2021. Measurement of temperature with sensor LM35. Journal of Engineering, Computing and Architecture 5(3): 1-8.
Sujarwo. 2016. Proses sortir karet menggunakan konveyor berbasis mikrokontroler. Skripsi, Universitas Jember.
Widharma IGS. 2020. Sensor suhu dalam telemetri berbasis IoT. Politeknik Negeri Bali.
Yudha PSF, Sani R. 2019. Implementasi sensor ultrasonik HC-SR04 sebagai sensor parkir mobil berbasis arduino. Einstein e-Journal 5(3): 1-7.
LAMPIRAN
LAMPIRAN ACC TINKERCAD
