Aplikasi Rangkaian Tugas Besar
(Kolam Renang Hidroterapi)
"Menggunakan Sensor Infared, Sensor PIR, Sensor Touch, Sensor LM35 (Suhu), dan Sensor Rain"
1. Tujuan[Kembali]
- Untuk menyelesaikan tugas sistem digital yang diberikan oleh Bapak Dr. Darwison, M.T.
- Mengetahui komponen yang digunakan dalam membuat rangkaian tugas besar yaitu kamar mandi otomatis.
- Mengetahui bentuk rangkaian dan mensimulasikan pengaplikasian rangkaian kamar mandi otomatis pada software proteus.
2. Alat dan Bahan[Kembali]
1. Battery
FEATURES
>> Automatic Input Current Limit for universal USB/AC/DC
adapter compatibility*
>>Optional automatic power source detection per latest
USB charging specification 1.2
>> USB or AC input with automatic input selection and
programmable input current limiting (USB2.0 compliant)
>> Up to 750mA charging output from 500mA USB port or
1500mA from AC adapter using proprietary
“TurboChargeTM Mode”
>> +4.35 to +6.0V input voltage range
>> +18V input tolerance (non-operating)
>> High-accuracy float voltage regulation: 1.0%
>>Digital programming of major parameters via I2C
interface*
1. Sensor Infrared
Spesifikasi:
- Input Voltage: DC 4.5-20V
- Static current: 50uA
- Output signal: 0,3V (Output high when motion detected)
- Sentry Angle: 110 degree
- Sentry Distance: max 6/7 m
- Shunt for setting overide trigger: H - Yes, L - No
3. Sensor Touch
Spesifikasi Touch Sensor
⤿Sentuhan kapasitif TTP223 on-board pada IC induksi ikatan tunggal
⤿Indikator level dewan;
⤿Tegangan kerja: 2,0 V hingga 5,5 V;
⤿Ukuran papan PCB: 29mm x 16mm.
4. Sensor Rain
Spesifikasi Rain Sensor
- Operating voltage ranges from 3.3 to 5V
- The operating current is 15 mA
- The sensing pad size is 5cm x 4 cm with a nickel plate on one face.
- Comparator chip is LM393
- Output types are AO (Analog o/p voltage) & DO (Digital switching voltage)
- The length & width of PCB module 3.2cm x 1.4cm
- Sensitivity is modifiable through Trimpot
- Red/Green LED lights indicators for Power & Output
5. Sensor Suhu LM 35
Spesifikasi teknis:
-Kalibrasi dalam satuan derajat celcius.
-Lineritas +10 mV/ º C.
-Akurasi 0,5 º C pada suhu ruang.
-Range +2 º C – 150 º C.
-Dioperasikan pada catu daya 4 V – 30 V.
-Arus yang mengalir kurang dari 60 μA.
6. Resistor
Features
- Carbon Film Resistor
- 4-band Resistor
- Resistor value varies based on selected parameter
- Power rating varies based on selected parameter
7. Transistor NPN BC547
FEATURES
• Low current (max. 100 mA)
• Low voltage (max. 65 V).
DESCRIPTION
>>NPN transistor in a TO-92;
>>SOT54 plastic package.
>>PNP complements: BC556 and BC557.
8. Relay
Spesifikasi tipe relay: 5VDC-SL-C
Tegangan coil: DC 5V
Struktur: Sealed type
Sensitivitas coil: 0.36W
Tahanan coil: 60-70 ohm
Kapasitas contact: 10A/250VAC, 10A/125VAC, 10A/30VDC, 10A/28VDC
Ukuran: 196154155 mm
Jumlah pin: 5
Pin Relay:
| Feature | Input 1A Input 2A output A Input lB Input 2B output B . . B I u I vc~ Input ID Input 2D output . |
10. Dioda (1N4007)
11. Kabel
General Reference Standards
- DIN VDE 0295, IEC 60228, BS 6360
- DIN EN 50290‐2‐22, DIN VDE 0207‐363‐4‐1
- IEC 60227‐5, EN 50525‐2‐51, VDE 0281‐13
- DIN VDE 0482‐332‐1‐2, DIN EN 60332‐1‐2, IEC 60332‐1‐2
- RoHS, REACH & CE Directives
12. OPAMP
Spesifikasi :
- Penguatan Tegangan Open-loop atau Av = ∞ (tak terhingga)
- Tegangan Offset Keluaran (Output Offset Voltage) atau Voo = 0 (nol)
- Impedansi Masukan (Input Impedance) atau Zin= ∞ (tak terhingga)
- Impedansi Output (Output Impedance ) atau Zout = 0 (nol)
- Lebar Pita (Bandwidth) atau BW = ∞ (tak terhingga)
- Karakteristik tidak berubah dengan suhu
13. Buzzer
Buzzer Features and Specifications
- Rated Voltage: 6V DC
- Operating Voltage: 4-8V DC
- Rated current: <30mA
- Sound Type: Continuous Beep
- Resonant Frequency: ~2300 Hz
- Small and neat sealed package
- Breadboard and Perf board friendly
14. LED
15. Motor
Features of brushed DC motors
Advantages
No need for a drive circuit when running at constant speed
High-efficiency design
Able to operate at high speeds
High startup torque
Responsive and easy to use as speed and torque can be controlled by voltage
Disadvantages
Motor life is shortened by the need for brushes and a commutator, which are subject to wear.
The brushes generate both electrical and acoustic noise
16. Switch
• Constant ON resistance for signals ±10V and 100 kHz connection diagram
• tOFF < tON. break before make action
• Open switch isolation at 1.0 MHz -50 dB
• < 1.0 nA leakage in OFF state • TTL. DTL. RTL direct drive compatibility
• Single disable pin turns all sWitches in package OFF
17. Gerbang Logika AND (IC 4081 )
Gerbang AND (IC 4081) memerlukan 2 atau lebih Masukan (Input) untuk menghasilkan hanya 1 Keluaran (Output). Gerbang AND akan menghasilkan Keluaran (Output) Logika 1 jika semua masukan (Input) bernilai Logika 1 dan akan menghasilkan Keluaran (Output) Logika 0 jika salah satu dari masukan (Input) bernilai Logika 0.
Konfigurasi pin :
- Pin 7 adalah suplai negatif
- Pin 14 adalah suplai positif
- Pin 1 & 2, 5 & 6, 8 & 9, 12 & 13 adalah input gerbang
- Pin 3, 4, 10, 11 adalah keluaran gerbang
Spesifikasi :
- Catu daya : 3 V - 15 V
- Fungsi : Quad 2-Input AND Gate
- Propagation delay : 55 ns
- Level tegangan I/O : CMOS
- Kemasan : DIP 14-pin
Layar tujuh segmen adalah salah satu perangkat layar untuk menampilkan sistem angka desimal yang merupakan alternatif dari layar dot-matrix. Layar tujuh segmen ini sering kali digunakan pada jam digital, meteran elektronik, dan perangkat elektronik lainnya yang menampilkan informasi numerik.
19. Decoder (IC 74247)
IC 74247, merupakan IC TTL Decoder BCD to 7 Segment. IC ini berfungsi untuk mengubah kode bilangan biner BCD (Binary Coded Decimal) menjadi data tampilan untuk penampil/display 7 segment yang bekerja pada tegangan TTL (+5 volt DC).
20. IC 74LS139 (Demux)
21. Gerbang XOR
22. Gerbang NOT
1. Battery
Baterai atau elemen kering adalah salah satu alat listrik yang berfungsi sebagai penyimpan energi listrik dan mengeluarkan tegangan dalam bentuk listrik (sebagai sumber tegangan). Simbol baterai pada suatu rangkaian listrik dengan tegangan DC atau rangkaian elektronika :
Pada umumnya baterai terdiri dari tiga komponen yang penting yaitu :
1. Batang karbon (C) sebagai anode (kutub positif baterai).
2. Seng (Zn) sebagai katode (kutub negatif baterai)
3. Amonium dioksida (NH4CI) sebagai larutan elektrolit (penghantar)
Terdapat dua jenis baterai yaitu :
1. Baterai Primer
Baterai adalah baterai yang hanya dapat digunakan sekali, menggunakan reaksi kimia yang tidak dapat dibalik (irreversible reaction). pada umumnya dijual adalah baterai yang bertegangan listrik 1,5 volt.
2. Baterai Sekunder
Baterai sekunder atau biasanya disebut rechargeable battery adalah baterai yang dapat di isi ulang menggunakan reaksi kimia yang bersifat dapat dibalik (reversible reaction) biasanya digunakan pada telepon genggam.
Adapun salah satu persamaan menghitung tegangan adalah :
P = V x I
Keterangan :
P = Daya (W)
V = Tegangan yang terukur (V)
I = Arus yang terukur (I)
2. Sensor Infrared
Infrared (IR) detektor atau sensor infra merah adalah komponen elektronika yang dapat mengidentifikasi cahaya infra merah (infra red, IR). Sensor infra merah atau detektor infra merah saat ini ada yang dibuat khusus dalam satu modul dan dinamakan sebagai IR Detector Photomodules. IR Detector Photomodules merupakan sebuah chip detektor inframerah digital yang di dalamnya terdapat fotodiode dan penguat (amplifier).
Sensor infared terdiri dari led infrared sebagai pemancar sedangkan pada bagian penerima biasanya terdapat foto transistor, fotodioda, atau inframerah modul yang berfungsi untuk menerima sinar inframerah yang dikirimkan oleh pemancar.
Prinsip Kerja Sensor Infrared
Ketika pemancar IR memancarkan radiasi, ia mencapai objek dan beberapa radiasi memantulkan kembali ke penerima IR. Berdasarkan intensitas penerimaan oleh penerima IR, output dari sensor ditentukan.
Prinsip kerja rangkaian sensor infrared berdasarkan pada gambar 2. Adalah ketika cahaya infra merah diterima oleh fototransistor maka basis fototransistor akan mengubah energi cahaya infra merah menjadi arus listrik sehingga basis akan berubah seperti saklar (swith closed) atau fototransistor akan aktif (low) secara sesaat seperti gambar 3:
Grafik Respon Sensor Infrared
Grafik menunjukkan hubungan antara resistansi dan jarak potensial untuk sensitivitas rentang antara pemancar dan penerima inframerah. Resistor yang digunakan pada sensor mempengaruhi intensitas cahaya inframerah keluar dari pemancar. Semakin tinggi resistansi yang digunakan, semakin pendek jarak IR Receiver yang mampu mendeteksi sinar IR yang dipancarkan dari IR Transmitter karena intensitas cahaya yang lebih rendah dari IR Transmitter. Sementara semakin rendah resistansi yang digunakan, semakin jauh jarak IR Receiver mampu mendeteksi sinar IR yang dipancarkan dari IR Transmitter karena intensitas cahaya yang lebih tinggi dari IR Transmitter.
3. Sensor PIR
Sensor PIR atau disebut juga dengan Passive Infra Red merupakan sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah dari suatu object. Sesuai dengan namanya sensor PIR bersifat pasif, yang berarti sensor ini tidak memancarkan sinar infra merah melainkan hanya dapat menerima radiasi sinar infra merah dari luar. Sensor PIR terdiri dari beberapa bagian yaitu :
- Fresnel Lens -->Lensa Fresnel pertama kali digunakan pada tahun 1980an. Digunakan sebagai lensa yang memfokuskan sinar pada lampu mercusuar. Penggunaan paling luas pada lensa Fresnel adalah pada lampu depan mobil, di mana mereka membiarkan berkas parallel secara kasar dari pemantul parabola dibentuk untuk memenuhi persyaratan pola sorotan utama.
- IR Filter -->IR Filter dimodul sensor PIR ini mampu menyaring panjang gelombang sinar infrared pasif antara 8 sampai 14 mikrometer, sehingga panjang gelombang yang dihasilkan dari tubuh manusia yang berkisar antara 9 sampai 10 mikrometer ini saja yang dapat dideteksi oleh sensor. Sehingga Sensor PIR hanya bereaksi pada tubuh manusia saja.
- Pyroelectric Sensor -->Seperti tubuh manusia yang memiliki suhu tubuh kira-kira 32 derajat celcius, yang merupakan suhu panas yang khas yang terdapat pada lingkungan. Pancaran sinar inframerah inilah yang kemudian ditangkap oleh Pyroelectric sensor yang merupakan inti dari sensor PIR ini sehingga menyebabkan Pyroelectic sensor yang terdiri dari galium nitrida, caesium nitrat dan litium tantalate menghasilkan arus listrik.
- Amplifier -->Sebuah sirkuit amplifier yang ada menguatkan arus yang masuk pada material pyroelectric.
- Komparator-->Setelah dikuatkan oleh amplifier kemudian arus dibandingkan oleh komparator sehingga mengahasilkan output.
 |
Blok Diagram sensor PIR |
Sensor PIR memiliki jangkauan jarak yang bervariasi, tergantung karakteristik sensor. Proses penginderaan sensor PIR dapat digambarkan sebagai berikut:
 |
| Jangkauan Sensor PIR |
Pada umumnya sensor PIR memiliki jangkauan pembacaan efektif hingga 5 meter, dan sensor ini sangat efektif digunakan sebagai human detector.
4. Sensor Touch
Touch Sensor atau Sensor Sentuh adalah sensor elektronik yang dapat mendeteksi sentuhan. Sensor Sentuh ini pada dasarnya beroperasi sebagai sakelar apabila disentuh, seperti sakelar pada lampu, layar sentuh ponsel dan lain sebagainya. Sensor Sentuh ini dikenal juga sebagai Sensor Taktil (Tactile Sensor). Seiring dengan perkembangan teknologi, sensor sentuh ini semakin banyak digunakan dan telah menggeser peranan sakelar mekanik pada perangkat-perangkat elektronik. Berdasarkan fungsinya, Sensor Sentuh dapat dibedakan menjadi dua jenis utama yaitu Sensor Kapasitif dan Sensor Resistif. Sensor Kapasitif atau Capacitive Sensor bekerja dengan mengukur kapasitansi sedangkan sensor Resistif bekerja dengan mengukur tekanan yang diberikan pada permukaannya.
1) Sensor Kapasitif
Sensor sentuh Kapasitif merupakan sensor sentuh yang sangat populer pada saat ini, hal ini dikarenakan Sensor Kapasitif lebih kuat, tahan lama dan mudah digunakan serta harga yang relatif lebih murah dari sensor resistif. Ponsel-ponsel pintar saat ini telah banyak yang menggunakan teknologi ini karena juga menghasilkan respon yang lebih akurat.
Berbeda dengan Sensor Resistif yang menggunakan tekanan tertentu untuk merasakan perubahan pada permukaan layar, Sensor Kapasitif memanfaatkan sifat konduktif alami pada tubuh manusia untuk mendeteksi perubahan layar sentuhnya. Layar sentuh sensor kapasitif ini terbuat dari bahan konduktif (biasanya Indium Tin Oxide atau disingkat dengan ITO) yang dilapisi oleh kaca tipis dan hanya bisa disentuh oleh jari manusia atau stylus khusus ataupun sarung khusus yang memiliki sifat konduktif.
Pada saat jari menyentuh layar, akan terjadi perubahaan medan listrik pada layar sentuh tersebut dan kemudian di respon oleh processor untuk membaca pergerakan jari tangan tersebut. Jadi perlu diperhatikan bahwa sentuhan kita tidak akan di respon oleh layar sensor kapasitif ini apabila kita menggunakan bahan-bahan non-konduktif sebagai perantara jari tangan dan layar sentuh tersebut.
2) Sensor Resistif
Tidak seperti sensor sentuh kapasitif, sensor sentuh resistif ini tidak tergantung pada sifat listrik yang terjadi pada konduktivitas pelat logam. Sensor Resistif bekerja dengan mengukur tekanan yang diberikan pada permukaannya. Karena tidak perlu mengukur perbedaan kapasitansi, sensor sentuh resistif ini dapat beroperasi pada bahan non-konduktif seperti pena, stylus atau jari di dalam sarung tangan.
Sensor sentuh resistif terdiri dari dua lapisan konduktif yang dipisahkan oleh jarak atau celah yang sangat kecil. Dua lapisan konduktif (lapisan atas dan lapisan bawah) ini pada dasarnya terbuat dari sebuah film. Film-film umumnya dilapisi oleh Indium Tin Oxide yang merupakan konduktor listrik yang baik dan juga transparan (bening).
Cara kerjanya hampir sama dengan sebuah sakelar, pada saat film lapisan atas mendapatkan tekanan tertentu baik dengan jari maupun stylus, maka film lapisan atas akan bersentuhan dengan film lapisan bawah sehingga menimbulkan aliran listrik pada titik koordinat tertentu layar tersebut dan memberikan signal ke prosesor untuk melakukan proses selanjutnya.
 |
| Grafik Respon Sensor Sound |
5. Sensor Rain
Sensor hujan adalah jenis sensor yang berfungsi untuk mendeteksi terjadinya hujan atau tidak, yang dapat difungsikan dalam segala macam aplikasi dalam kehidupan sehari – hari. Prinsip kerja dari sensor ini yaitu pada saat ada air hujan turun dan mengenai panel sensor maka akan terjadi proses elektrolisasi oleh air hujan. Dan karena air hujan termasuk dalam golongan cairan elektrolit yang dimana cairan tersebut akan menghantarkan arus listrik.
Pada sensor hujan ini terdapat ic komparator yang dimana output dari sensor ini dapat berupa logika high dan low (on atau off). Serta pada modul sensor ini terdapat output yang berupa tegangan pula.
6. Sensor LM 35
Sensor LM35 bekerja dengan mengubah besaran suhu menjadi besaran tegangan. Tegangan ideal yang keluar dari LM35 mempunyai perbandingan 100°C setara dengan 1 volt. Sensor ini mempunyai pemanasan diri (self heating) kurang dari 0,1°C, dan dapat dioperasikan dengan menggunakan power supply tunggal dan dapat dihubungkan antar muka (interface) rangkaian kontrol yang sangat mudah. IC LM 35 sebagai sensor suhu yang teliti dan terkemas dalam bentuk Integrated Circuit (IC), dimana output tegangan keluaran sangat linear terhadap perubahan suhu. Sensor ini berfungsi sebagai pengubah dari besaran fisis suhu ke besaran tegangan yang memiliki koefisien sebesar 10 mV /°C yang berarti bahwa kenaikan suhu 1° C maka akan terjadi kenaikan tegangan sebesar 10 mV.
7. Resistor
Resistor merupakan komponen elektronik yang memiliki dua pin dan didesain untuk mengatur tegangan listrik dan arus listrik. Resistor mempunyai nilai resistansi (tahanan) tertentu yang dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin dimana nilai tegangan terhadap resistansi tersebut berbanding lurus dengan arus yang mengalir, berdasarkan persamaan hukum Ohm:
Resistor digunakan sebagai bagian dari rangkaian elektronik dan sirkuit elektronik, dan merupakan salah satu komponen yang paling sering digunakan. Resistor dapat dibuat dari bermacam-macam komponen dan film, bahkan kawat resistansi (kawat yang dibuat dari paduan resistivitas tinggi seperti nikel-kromium).
Karakteristik utama dari resistor adalah resistansinya dan daya listrik yang dapat dihantarkan. Karakteristik lain termasuk koefisien suhu, derau listrik (noise), dan induktansi. Resistor dapat diintegrasikan kedalam sirkuit hibrida dan papan sirkuit cetak, bahkan sirkuit terpadu. Ukuran dan letak kaki bergantung pada desain sirkuit, kebutuhan daya resistor harus cukup dan disesuaikan dengan kebutuhan arus rangkaian agar tidak terbakar.
Sebagian besar resistor yang kamu lihat akan memiliki empat pita berwarna . Begini cara mereka membacanya :
1. Dua pita pertama menentukan nilai dari resistansi
2. Pita ketiga menentukan faktor pengali, yang akan memberikan nilai resistansi.
3. Dan terakhir, pita keempat menentukan nilai toleransi.
8. Transistor NPN
Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, di mana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya.
Transistor through-hole (dibandingkan dengan pita ukur sentimeter) Pada umumnya, transistor memiliki 3 terminal, yaitu Basis (B), Emitor (E) dan Kolektor (C). Tegangan yang di satu terminalnya misalnya Emitor dapat dipakai untuk mengatur arus dan tegangan yang lebih besar daripada arus input Basis, yaitu pada keluaran tegangan dan arus output Kolektor.
Transistor merupakan komponen yang sangat penting dalam dunia elektronik modern. Dalam rangkaian analog, transistor digunakan dalam amplifier (penguat). Rangkaian analog melingkupi pengeras suara, sumber listrik stabil (stabilisator) dan penguat sinyal radio. Dalam rangkaian-rangkaian digital, transistor digunakan sebagai saklar berkecepatan tinggi. Beberapa transistor juga dapat dirangkai sedemikian rupa sehingga berfungsi sebagai logic gate, memori dan fungsi rangkaian-rangkaian lainnya.
i
*Jenis Rangkaian Transistornya adalah Emitter stabil Bias, dimana Konfigurasi di mana transistor pertemuan bipolar atau BJT diperkuat dengan resistor emitor untuk meningkatkan stabilitasnya berkaitan dengan perubahan suhu lingkungan, disebut rangkaian bias stabil emitor untuk BJT.
*transistor ini cukup sederhana karena hanya terdiri atas dua resistor RB dan RC. Kapasitor C1 dan C2 merupakan kapasitor kopling yang berfungsi mengisolasi tegangan dc dari transistor ke tingkat sebelum dan sesudahnya, namun tetap menyalurkan sinyal ac-nya.
9. Relay
Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch). Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Pada dasarnya, Relay terdiri dari 4 komponen dasar yaitu :
- Electromagnet (Coil)
- Armature
- Switch Contact Point (Saklar)
- Spring
Berikut ini merupakan gambar dari bagian-bagian Relay :
Kontak Poin (Contact Point) Relay terdiri dari 2 jenis yaitu :
- Normally Close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi CLOSE (tertutup)
- Normally Open (NO) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi OPEN (terbuka)
Berdasarkan gambar diatas, sebuah Besi (Iron Core) yang dililit oleh sebuah kumparan Coil yang berfungsi untuk mengendalikan Besi tersebut. Berdasarkan penggolongan jumlah Pole dan Throw-nya sebuah relay, maka relay dapat digolongkan menjadi :
- Single Pole Single Throw (SPST) : Relay golongan ini memiliki 4 Terminal, 2 Terminal untuk Saklar dan 2 Terminalnya lagi untuk Coil.
- Single Pole Double Throw (SPDT) : Relay golongan ini memiliki 5 Terminal, 3 Terminal untuk Saklar dan 2 Terminalnya lagi untuk Coil.
- Double Pole Single Throw (DPST) : Relay golongan ini memiliki 6 Terminal, diantaranya 4 Terminal yang terdiri dari 2 Pasang Terminal Saklar sedangkan 2 Terminal lainnya untuk Coil. Relay DPST dapat dijadikan 2 Saklar yang dikendalikan oleh 1 Coil.
- Double Pole Double Throw (DPDT) : Relay golongan ini memiliki Terminal sebanyak 8 Terminal, diantaranya 6 Terminal yang merupakan 2 pasang Relay SPDT yang dikendalikan oleh 1 (single) Coil. Sedangkan 2 Terminal lainnya untuk Coil.
Untuk lebih jelas mengenai Penggolongan Relay berdasarkan Jumlah Pole dan Throw, silakan lihat gambar dibawah ini :
10. Buzzer
Kata buzzer sebetulnya berasal dari Bahasa Inggris, artinya bel, lonceng, atau alarm. Sedangkan pengertian buzzer secara harfiah adalah alat yang digunakan untuk atau dimanfaatkan untuk menyampaikan dan menyebarluaskan pengumuman. Jadi pada bagian ini buzzer digunakan sebagai output yaitu sebagai penanda atau sebagai bel peringatan.
11. Logic state
Gerbang Logika (Logic Gates) adalah sebuah entitas untuk melakukan pengolahan input-input yang berupa bilangan biner (hanya terdapat 2 kode bilangan biner yaitu, angka 1 dan 0) dengan menggunakan Teori Matematika Boolean sehingga dihasilkan sebuah sinyal output yang dapat digunakan untuk proses berikutnya.
Input dan Output pada Gerbang Logika hanya memiliki 2 level. Kedua Level tersebut pada umumnya dapat dilambangkan dengan :
- HIGH (tinggi) dan LOW (rendah)
- TRUE (benar) dan FALSE (salah)
- ON (Hidup) dan OFF (Mati)
- 1 dan 0
7 jenis gerbang logika :
- Gerbang AND : Apabila semua / salah satu input merupakan bilangan biner (berlogika) 0, maka output akan menjadi 0. Sedangkan jika semua input adalah bilangan biner (berlogika) 1, maka output akan berlogika 1.
- Gerbang OR : Apabila semua / salah satu input merupakan bilangan biner (berlogika) 1, maka output akan menjadi 1. Sedangkan jika semua input adalah bilangan biner (berlogika) 0, maka output akan berlogika 0.
- Gerbang NOT : Fungsi Gerbang NOT adalah sebagai Inverter (pembalik). Nilai output akan berlawanan dengan inputnya.
- Gerbang NAND : Apabila semua / salah satu input bilangan biner (berlogika) 0, maka outputnya akan berlogika 1. Sedangkan jika semua input adalah bilangan biner (berlogika) 1, maka output akan berlogika 0.
- Gerbang NOR : Apabila semua / salah satu input bilangan biner (berlogika) 1, maka outputnya akan berlogika 0. Sedangkan jika semua input adalah bilangan biner (berlogika) 0, maka output akan berlogika 1.
- Gerbang XOR : Apabila input berbeda (contoh : input A=1, input B=0) maka output akan berlogika 1. Sedangakan jika input adalah sama, maka output akan berlogika 0.
- Gerbang XNOR : Apabila input berbeda (contoh : input A=1, input B=0) maka output akan berlogika 0. Sedangakan jika input adalah sama, maka output akan berlogika 1.
12. OPAMP
Operational Amplifier atau lebih dikenal dengan istilah Op-Amp adalah salah satu dari bentuk IC Linear yang berfungsi sebagai Penguat Sinyal listrik. Sebuah Op-Amp terdiri dari beberapa Transistor, Dioda, Resistor dan Kapasitor yang terinterkoneksi dan terintegrasi sehingga memungkinkannya untuk menghasilkan Gain (penguatan) yang tinggi pada rentang frekuensi yang luas. Dalam bahasa Indonesia, Op-Amp atau Operational Amplifier sering disebut juga dengan Penguat Operasional. Terminal yang terdapat pada Simbol Op-Amp (Operational Amplifier/penguat operasional) diantaranya adalah :
- Masukan non-pembalik (Non-Inverting) +
- Masukan pembalik (Inverting) –
- Keluaran Vout
- Catu daya positif +V
- Catu daya negatif -V
Karakteristik Faktor Penguat atau Gain pada Op-Amp pada umumnya ditentukan oleh Resistor Eksternal yang terhubung diantara Output dan Input pembalik (Inverting Input). Konfigurasi dengan umpan balik negatif (Negative Feedback) ini biasanya disebut dengan Closed-Loop configuration atau Konfigurasi Lingkar Tertutup. Sedangkan pada Konfigurasi Lingkar Terbuka atau Open-Loop Configuration, besar penguatannya adalah tak terhingga (∞) sehingga besarnya tegangan output hampir atau mendekati tegangan Vcc.
13. LED
Light Emitting Diode atau sering disingkat dengan LED adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju. LED merupakan keluarga Dioda yang terbuat dari bahan semikonduktor. Warna-warna Cahaya yang dipancarkan oleh LED tergantung pada jenis bahan semikonduktor yang dipergunakannya. LED juga dapat memancarkan sinar inframerah yang tidak tampak oleh mata seperti yang sering kita jumpai pada Remote Control TV ataupun Remote Control perangkat elektronik lainnya. Bentuk LED mirip dengan sebuah bohlam (bola lampu) yang kecil dan dapat dipasangkan dengan mudah ke dalam berbagai perangkat elektronika. Berbeda dengan Lampu Pijar, LED tidak memerlukan pembakaran filamen sehingga tidak menimbulkan panas dalam menghasilkan cahaya. Oleh karena itu, saat ini LED (Light Emitting Diode) yang bentuknya kecil telah banyak digunakan sebagai lampu penerang dalam LCD TV yang mengganti lampu tube. LED hanya akan memancarkan cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias forward) dari Anoda menuju ke Katoda.
Keanekaragaman Warna pada LED tersebut tergantung pada wavelength (panjang gelombang) dan senyawa semikonduktor yang dipergunakannya. Berikut ini adalah Tabel Senyawa Semikonduktor yang digunakan untuk menghasilkan variasi warna pada LED :
| Bahan Semikonduktor | Wavelength | Warna |
| Gallium Arsenide (GaAs) | 850-940nm | Infra Merah |
| Gallium Arsenide Phosphide (GaAsP) | 630-660nm | Merah |
| Gallium Arsenide Phosphide (GaAsP) | 605-620nm | Jingga |
| Gallium Arsenide Phosphide Nitride (GaAsP:N) | 585-595nm | Kuning |
| Aluminium Gallium Phosphide (AlGaP) | 550-570nm | Hijau |
| Silicon Carbide (SiC) | 430-505nm | Biru |
Gallium Indium Nitride (GaInN)
|
14. Motor DC
Motor Listrik DC atau DC Motor adalah suatu perangkat yang mengubah energi listrik menjadi energi kinetik atau gerakan (motion). Motor DC ini juga dapat disebut sebagai Motor Arus Searah. Seperti namanya, DC Motor memiliki dua terminal dan memerlukan tegangan arus searah atau DC (Direct Current) untuk dapat menggerakannya. Motor Listrik DC ini biasanya digunakan pada perangkat-perangkat Elektronik dan listrik yang menggunakan sumber listrik DC seperti Vibrator Ponsel, Kipas DC dan Bor Listrik DC. Motor Listrik DC atau DC Motor ini menghasilkan sejumlah putaran per menit atau biasanya dikenal dengan istilah RPM (Revolutions per minute) dan dapat dibuat berputar searah jarum jam maupun berlawanan arah jarum jam apabila polaritas listrik yang diberikan pada Motor DC tersebut dibalikan.
Bentuk dan Simbol Motor DC
Prinsip Kerja Motor DC
Terdapat dua bagian utama pada sebuah Motor Listrik DC, yaitu Stator dan Rotor. Stator adalah bagian motor yang tidak berputar, bagian yang statis ini terdiri dari rangka dan kumparan medan. Sedangkan Rotor adalah bagian yang berputar, bagian Rotor ini terdiri dari kumparan Jangkar. Dua bagian utama ini dapat dibagi lagi menjadi beberapa komponen penting yaitu diantaranya adalah Yoke (kerangka magnet), Poles (kutub motor), Field winding (kumparan medan magnet), Armature Winding (Kumparan Jangkar), Commutator (Komutator) dan Brushes (kuas/sikat arang).
15. Switch
Sakelar adalah sebuah perangkat yang digunakan untuk memutuskan jaringan listrik, atau untuk menghubungkannya. Jadi saklar pada dasarnya adalah alat penyambung atau pemutus aliran listrik. Cara Kerja Saklar Listrik
Pada dasarnya, sebuah Saklar sederhana terdiri dari dua bilah konduktor (biasanya adalah logam) yang terhubung ke rangkaian eksternal, Saat kedua bilah konduktor tersebut terhubung maka akan terjadi hubungan arus listrik dalam rangkaian. Sebaliknya, saat kedua konduktor tersebut dipisahkan maka hubungan arus listrik akan ikut terputus.
Berikut ini adalah Simbol Saklar berdasarkan jumlah Pole dan Throw-nya.
16.
Gerbang logika AND ( IC 4081 )
Gerbang AND akan berlogika 1 apabila semua inputnya berlogika 1, namun bila salah satu atau semua keluarannya berlogika 0 maka keluarannya berlogika 0.
Perhatikan Tabel kebenaran dibawah untuk menjelaskan gerbang AND
 |
Gambar : Macam - macam gerbang logika
dan tabel kebenarannya
|
17. 7 Segment Anoda
Seven segment merupakan bagian-bagian yang digunakan untuk menampilkan angka atau bilangan decimal. Seven segment tersebut terbagi menjadi 7 batang LED yang disusun membentuk angka 8 dengan menggunakan huruf a-f yang disebut DOT MATRIKS. Setiap segment ini terdiri dari 1 atau 2 LED (Light Emitting Dioda). Seven segment bisa menunjukan angka-angka desimal serta beberapa bentuk tertentu melalui gabungan aktif atau tidaknya LED penyususnan dalam seven segment.
Supaya memudahkan penggunaannnya biasanya memakai sebuah sebuah seven segment driver yang akan mengatur aktif atau tidaknya led-led dalam seven segment sesuai dengan inputan biner yang diberikan. Bentuk tampilan modern disusun sebagai metode 7 bagian atau dot matriks. Jenis tersebut sama dengan namanya, menggunakan sistem tujuh batang led yang dilapis membentuk angka 8 seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas. Huruf yang dilihatkan dalam gambar itu ditetapkan untuk menandai bagian-bagian tersebut.
Dengan menyalakan beberapa segmen yang sesuai, akan dapat diperagakan digit-digit dari 0 sampai 9, dan juga bentuk huruf A sampai F (dimodifikasi). Sinyal input dari switches tidak dapat langsung dikirimkan ke peraga 7 bagian, sehingga harus menggunakan decoder BCD (Binary Code Decimal) ke 7 segmen sebagai antar muka. Decoder tersebut terbentuk dari pintu-pintu akal yang masukannya berbetuk digit BCD dan keluarannya berupa saluran-saluran untuk mengemudikan tampilan 7 segmen.
 |
| Tabel Pengaktifan Seven Segment |
18. Decoder (IC 74247)
IC BCD 74247 merupakan IC yang bertujuan mengubah data BCD (Binary Coded Decimal) menjadi suatu data keluaran untuk seven segment. IC 74247 yang bekerja pada tegangan 5V ini khusus untuk menyalakan seven segment dengan konfigurasi common anode. Sedangkan untuk menyalakan tampilan seven segment yang bekerja pada konfigurasi common cathode menggunakan IC BCD 7448. IC ini sangat membantu untuk meringkas masukan seven segmen dengan jumlah 7 pin, sedangkan jika menggunakan BCD cukup dengan 4 bit masukan. IC BCD bisa juga disebut dengan driver seven segment. Berikut konfigurasi Pin IC 74247.
Konfigurasi Pin Decoder:
- Pin Input IC BCD, memiliki fungsi sebagai masukan IC BCD yang terdiri dari 4 Pin, nama pin masukan BCD dilangkan dengan huruf kapital yaitu A, B, C dan D. Pin input berkeja dengan logika High=1.
- Pin Ouput IC BCD, memiliki fungsi untuk mengaktifkan seven segmen sesuai data yang diolah dari pin input. Pin output berjumlah 7 pin yang namanya dilambangkan dengan aljabar huruf kecil yaitu, b, c, d, e, f dan g. Pin Output bekerja dengan logika low=0. Karena itulah IC 7447 digunakan untuk seven segment common anode.
- Pin LT (Lamp Test) memiliki fungsi untuk mengaktifkan semua output menjadi aktif low, sehingga semua led pada seven segmen menyala dan menampilkan angka 8. Pin LT akan aktif jika diberi logika low. Pin ini juga digunakan untuk mengetes kondisi LED pada seven segment.
- Pin RBI (Ripple Blanking Input) memiliki fungsi untuk menahan data input (disable input), pin RBI akan aktif jika diberi logika low. Sehingga seluruh pin output akan berlogika High, dan seven segment tidak aktif.
- Pin RBO (Ripple blanking Output) memiliki fungsi untuk menahan data output (disable output), pin RBO ini akan aktif jika diberikan logika Low. Sehingga seluruh pin output akan berlogika High, dan seven segment tidak aktif.
Pada aplikasi IC dekoder 74247, ketiga pin (LT, RBI dan RBO) harus diberi logika HIGH=1 agar tidak aktif. Baik IC 74247 atau 7448 pada bagian output perlu dipasang resistor untuk membatasi arus yang keluar sehingga led pada seven segment bekerja secara optimal. Berikut ini rangkaian IC dekoder 7448 untuk konfigurasi seven segment common cathode.
19. IC 74LS139 (Demux)
Demultiplekser adalah suatu piranti untuk memilih satu keluaran dari
beberapa keluaran yang tersedia. Demultiplekser identik dengan saklar putar (rotary)
satu kutub banyak posisi. IC 74LS139 merupakan salah satu jenis Demux yang terdiri dari 6 input dan 8 output. IC ini dirancang untuk kecepatan tinggi seperti memory demux dan sistem transmisi data.
IC 74LS139 mempunyai kaki yang terdiri dari :
Kaki 1,2,3 : merupakan kaki input select A,B,C
Kaki 4,5,6 : merupakan kaki input enable G1,G2,G3 atau G1,dan G2note1
Kaki 8 : merupakan ground
Kaki 7,8,9,10,11,12, 13,14,15 : merupakan output
Kaki 16 : merupakan VCC.
 |
| Konfigurasi PIN 74LS139 |
 |
| Tabel Kebenaran IC 74LS139 |
20. Gerbang XOR
X-OR merupakan gerbang OR yang bersifat exlusif, di mana keluarannya akan nol jika masukannya bernilai sama, dan jika salah satu masukannya berbeda maka keluarannya akan bernilai 1.
.png) |
| Tabel 1.6 Tabel Kebenaran Logika X-OR |
21. Gerbang NOT
Gerbang NOT merupakan gerbang di maan keluarannya akan selalu berlawanan dengan masukannya. Bila pada masukan diberikan tegangan, maka transistor akan jenuh dan keluaran bertegangan nol. Sedangkan bila pada masukannya diberi tegangan tertentu, maka transistor akan cut off, sehingga keluaran akan bertegangan tidak nol.
Gambar (a) Rangkaian dasar gerbang NOT (b) Simbol Gerbang NOT
 |
Tabel 1.3 Tabel Kebenaran Logika NOT
|
4. Percobaan[Kembali]
1. Prosedur Percobaan
- Siapkan alat dan bahan yang akan digunakan di library proteus, seperti sensor infrared, sensor pir, touch sensor, sensor rain,dan sensor LM35 gerbang AND, gerbang NOT, gerbang XOR, buzzer, logic state, demux. decoder, seven segment, resistor, transistor, opamp, dan lain-lain.
- Susunlah alat dan bahan tersebut seperti gambar di bawah ini
- Resistor yang digunakan ada diberi hambatan 10k dan 220.
- Baterai yang digunakan diberi tegangan yaitu 12V.
- Power yang digunakan diberi tegangan yaitu 5V dan 7V.
- Buzzer yang digunakan diberi tegangan 12V
- Relay yang digunakan diberi tegangan 5V.
- Setelah semua komponen terangkai, maka cobalah untuk menjalankannya.
- Jalankan sensor infrared , Pir, touch, dan rain dengan menekan logicstate yaitu mengubah dari angka nol menjadi satu.
- Jika rangkaian benar, maka sensor infrared, sensor pir , sensor touch dan sensor rain akan bekerja sehingga led menyala, buzzer berbunyi dan motor pun bergerak.
- Jika logicstatenya tidak dijalankan atau berlogika 0 maka motor tidak akan bergerak, led tidak menyala, dan buzzer tidak berbunyi.
- Jika sensor touch diaktifkan, maka pada seven segment akan muncul angka 1.
- Jika sensor infrared diaktifkan, maka seven segment akan menghasilkan angka 2.
- Jika sensor touch dan sensor infrared diaktifan, maka akan memberikan angka 3 pada seven segmentnya.
- Pada sensor LM35 ketika suhunya melebihi dari 35 derajat celcius, maka akan menghidupkan alarm (indikator) yang menandakan bahwa kolam renang sudah mencapai batas tingkat kepanasan.
2. Rangkaian Percobaan
3. Prinsip Kerja
⇉Apabila sensor pir, sensor infrared, sensor touch, dan sensor rain tidak mendeteksi adanya orang yang masuk ke kolam dan orang didalam kolam yaitu kedua sensor berlogika 0, maka output pada sensor sebesar 0-0.5 V akan diteruskan ke pin A dan pin B 74247 sehingga seven segmen akan menampilkan angka 0 sebagai tanda bahwa kedua sensor tidak ada menedeteksi apapun.
⇉Apabila sensor LM 35 mendeteksi adanya suhu > 35 yaitu maka output sensor sebesar 5 V diteruskan ke pin A IC 7483 sehinnga seven segmen akan menampilkan angka 1 yang menandakan sensor LM35 aktif. Kemudian output sensor sebesar 5V juga diteruskan ke gerbang AND maka input pada gerbang AND yaitu 1:1 sehingga output pada gerbang AND yaitu 1 lalu diteruskan ke resistor kemudian tegangan sebesar 0.87 V diteruskan ke transistor sehingga transistor aktif. Karena Q1 on maka ada arus dari batterai menuju relay sehingga relay aktif sehingga switch relay berpindah ke kiri dan relay on. dari relay arus mengalir ke kaki kolektor Q1 menuju ke emitor dan ke ground. Karena relay on dan switchnya berpindah ke kiri, arus mengalir ke battray dan dari batrai masuk ke motor sehingga led akan aktif (menyala).
⇉Apabila Rain sensor mendeteksi adanya tetesan air/uapan air yaitu sensor berlogika 1 maka output sensor sebesar 5V diteruskan ke pin B 7483 sehinnga seven segment akan menampilkan angka 2 yang menandakan sensor flame aktif. Kemudian output sensor sebesar 5V juga diteruskan ke gerbang AND maka input pada gerbang AND yaitu 1:1 sehingga output pada gerbang AND yaitu 1 lalu diteruskan ke resistor kemudian tegangan sebesar 0.87 V diteruskan ke transistor sehingga transistor aktif. Karena Q2 on maka ada arus dari batterai menuju relay sehingga relay aktif sehingga switch relay berpindah ke kiri, dari relay arus mengalir ke kaki kolektor Q2 menuju ke emitor dan ke ground. Karena relay on maka arus mengalir ke battray dan akn menghidupkan motor indikator, dimana akan otomatis membuka tirai kolam tersebut.
⇉Apabila sensor pir mendeteksi adanya pergerakan orang yang akan keluar dari ruangan, maka sensor pir akan berlogika 1, sehingga ada arus yang mengalir dari power supply menuju vcc, kemudian dikeluarkan menuju kaki out, sehingga adanya tegangan yang masuk menuju resistor, kemudian diumpankan pada sebuah opamp, dimana disana terjadi penguatan sebanyak 2 kali. Tegangan tersebut ditersukan ke resistor, sehingga tegangannya menjadi 0.87. Tegangan ini mampu mengaktifkan kaki base transistor, sehingga ada arus mengalir dari power supply ke relay, yang menyebabkan relay aktif sehingga rangkaian lop pada relay menjadi tertutup yang menyebebkan adanya tegangan dari baterai yang mempu mengaktifkan motor sehingga motor bergeraknyang menandakan bahwa pintu terbuka. Selian itu arus pada relay juga diteruskan pada kaki colector terus ke emiter terus ke ground.
5. Video[Kembali]
.png)
.JPG)
.png)
.png)
.png)
Tidak ada komentar:
Posting Komentar