Aplikasi Flip Flop

Sabtu, 22 Juli 2023

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

Aplikasi Flip Flop
(Pendeteksi Getaran dan Percikan Api di Dapur)

1. Tujuan [Kembali]

Untuk menyelesaikan tugas sistem digital yang diberikan oleh Bapak Dr. Darwison, M.T.
Mengetahui komponen yang digunakan dalam membuat rangkaian pengaplikasian decoder dan encoder yaitu alat pendeteksi getaran dan percikan api di dapur.
Mengetahui bentuk rangkaian dan mensimulasikan pengaplikasian decoder dan encoder pada software proteus.

2. Alat dan Bahan [Kembali]

Alat

1. Battery

Bahan

1. Sensor Flame

Spesifikasi :
- Jangkauan spektrum : 760 - 1100 (nm)
- Sudut yang terdeteksi : 0° - 60°
- Catu Daya : 3,3V - 5,3V
- Temperatur Kerja : -25°C sampai 85°C
- Dimensi : 27,3 x 15,4 (mm

2. Sensor Pir

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 Vibration

Spesifikasi :
    -Vsuplai : DC 3.3V-5V
    -Arus : 15mA
    -Sensor : SW-420 Normally Closed
    -Output : digital
    -Dimensi : 3,8 cm x 1,3 cm x 0,7 cm
    -Berat : 10 g

4. Resistor

Features

Carbon Film Resistor
4-band Resistor
Resistor value varies based on selected parameter
Power rating varies based on selected parameter

5. 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.

6. 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:

7. Logic state

Feature

Input 1A Input 2A output A Input lB Input 2B output B . . B I u I vc~ Input ID Input 2D output .

8. Dioda (1N4007)

9. 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

10. 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

11. 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

12. LED

13. 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

14. Switch

Features

• 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

15. Gerbang Logika AND (IC 4081 )

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

16. Seven Segment

17. Decoder (IC 74247)

3. Dasar Teori [Kembali]

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 Flame

Salah satu detektor yang memiliki fungsi terpenting adalah detektor api atau yang biasa disebut dengan Flame Detector yang mampu mengaktifkan alarm bila mendeteksi adanya percikan api yang berisiko menyebabkan bencana kebakaran. Namun, saat memilih Flame Detector, pengguna diharuskan telah benar-benar paham atas prinsip dari alat detektor tersebut dan meninjaunya demi mendapatkan Flame Detector yang sesuai dengan aktivitas di dalam lokasi dan tingkat kebutuhannya, serta bagaimana konsekuensi risiko yang mungkin terjadi.

Prinsip Flame Detektor tersebut menggunakan metode optik yang bekerja seperti UV (ultraviolet) dan IR (infrared), pencitraan visual api, serta spektroskopi yang berfungsi untuk mengidentifikasi percikan api atau flame. Reaksi intens bahan yang memicu kebakaran dapat ditandai dari UV, terlihatnya emisi karbondioksida, dan radiasi dari infrared. Flame Detector juga mampu membedakan antara False Alarm atau peringatan palsu dengan api kebakaran sungguhan melalui komponen sistem yang dirancang dengan fungsi mendeteksi adanya penyerapan cahaya yang terjadi pada gelombang tertentu.

Tingkat potensi risiko kebakaran dari setiap jenis bahan semakin meluas mengingat semakin canggihnya teknologi penginderaan api atau teknologi Flame Sensing. Pada umumnya bahan bakar industri yang tergolong mudah terbakar antara lain: bensin, hidrogen, belerang, alkohol, LNG/LPG, minyak tanah, kertas, disel, kayu, jet bahan bakar, tekstil, ethylene, dan pelarut.

Gambar : Grafik Respon Flame Sensor

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 Vibration

Vibration sensor / Sensor getaran ini memegang peranan penting dalam kegiatan pemantauan sinyal getaran karena terletak di sisi depan (front end) dari suatu proses pemantauan getaran mesin. Secara konseptual, sensor getaran berfungsi untuk mengubah besar sinyal getaran fisik menjadi sinyal getaran analog dalam besaran listrik dan pada umumnya berbentuk tegangan listrik. Pemakaian sensor getaran ini memungkinkan sinyal getaran tersebut diolah secara elektrik sehingga memudahkan dalam proses manipulasi sinyal, diantaranya:
   - Pembesaran sinyal getaran
   - Penyaringan sinyal getaran dari sinyal pengganggu.
   - Penguraian sinyal, dan lainnya.
Sensor getaran dipilih sesuai dengan jenis sinyal getaran yang akan dipantau. Karena itu, sensor getaran dapat dibedakan menjadi:
- Sensor penyimpangan getaran (displacement transducer)
- Sensor kecepatan getaran (velocity tranducer)
- Sensor percepatam getaran (accelerometer).
Pemilihan sensor getaran untuk keperluan pemantauan sinyal getaran didasarkan atas pertimbangan berikut:
- Jenis sinyal getaran
- Rentang frekuensi pengukuran
- Ukuran dan berat objek getaran.
- Sensitivitas sensor
Berdasarkan cara kerjanya sensor dapat dibedakan menjadi:
   - Sensor aktif, yakni sensor yang langsung menghasilkan tegangan listrik tanpa perlu catu daya
   (power supply) dari luar, misalnya Velocity Transducer.
   - Sensor pasif yakni sensor yang memerlukan catu daya dari luar agar dapat berkerja.
Grafik perbandingan frekuensi dengan sensitivitas sensor getaran :

5. 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:

{\begin{aligned}V&=IR\\I&={\frac {V}{R}}\end{aligned}}

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.

6. 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.

Pemberian bias

Ada beberapa macam rangkaian pemberian bias, yaitu:

1. Fixed bias yaitu, arus bias IB didapat dari VCC yang dihubungkan ke kaki B melewati tahanan R seperti gambar 58. Karakteristik Output.

2. Self Bias adalah arus input didapatkan dari pemberian tegangan input VBB seperti gambar 60.

Sebuah transistor memiliki empat daerah operasi yang berbeda yaitu daerah aktif, daerah saturasi, daerah cutoff, dan daerah breakdown. Jika transistor digunakan sebagai penguat, transistor bekerja pada daerah aktif. Jika transistor digunakan pada rangkaian digital, transistor biasanya beroperasi pada daerah saturasi dan cutoff. Daerah breakdown biasanya dihindari karena resiko transistor menjadi hancur terlalu besar.

7. 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 :

8. 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.

9. 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.

10. 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.

Konfigurasi Op-Amp (Closed loop and Open Loop)

11. 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)

12. 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).

13. 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.

14. 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

15. 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

16. 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.

4. Percobaan [Kembali]

1. Prosedur Percobaan

Siapkan alat dan bahan yang akan digunakan di library proteus, seperti sensor vibration, sensor pir, flame sensor, gerbang AND, buzzer, logic state, 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 Flame , Pir, Vibration dengan menekan logicstate yaitu mengubah dari angka nol menjadi satu.
Jika rangkaian benar, maka sensor flame, sensor mq-2 dan sensor Pir 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 vibration diaktifkan, maka pada seven segment akan muncul angka 1.
Jika flame sensor diaktifkan, maka seven segment akan menghasilkan angka 2.
Jika sensor vibration dan flame sensor diaktifan, maka akan memberikan angka 3 pada seven segmentnya.

2. Rangkaian Percobaan

3. Prinsip Kerja

Apabila vibrasion sensor, flame sensor tidak mendeteksi getaran dan percikan api 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 vibrasion mendeteksi adanya getaran yaitu sensor berlogika 1 maka output sensor sebesar 5 V diteruskan ke pin A 74247 sehinnga seven segmen akan menampilkan angka 1 yang menandakan sensor vibrasi 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 flame sensor mendeteksi adanya percikan api yaitu sensor berlogika 1 maka output sensor sebesar 5V diteruskan ke pin B 74247 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 dari baterai masuk ke buzer sehingga buzer aktif.

Apabila sensor vibrasi dan senso flame aktif maka output dari sensor vibrasi dan sensor flame akan diteruskan ke pin A dan pin B 74247 sehingga seven segment akan menampilkan angka 3 yang menandakan kedua sensor aktif sehingga output dari kedua sensor sebesar 5V diteruskan ke gerbang AND U2 dan U3 lalu diteruskan ke transistor karena transistor on maka ada ada arus dari batterai masuk ke relay sehingga relay aktif dan switch pada relay berpindah ke kiri dari relay arus mengalir kek kaki kolektor Q1 dan Q2 menuju ke emitor dan ke ground . Karena relay on maka arus mengalir ke motor dan buzer sehingga led dan buzer aktif.

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]

6. Download File [Kembali]

Download HTML klik disini
Download Simulasi Rangkaian klik disini
Download Gambar Rangkaian klik disini
Download Library Sensor Vibration klik disini
Download Library Sensor PIR klik disini
Download Library Flame Sensor klik disini
Download Datasheet Sensor Vibration klik disini
Download Datasheet Sensor PIR klik disini
Download Datasheet Flame Sensor klik disini
Download Datasheet Resistor klik disini
Download Datasheet Transistor NPN klik disini
Download Datasheet OPAMP klik disini
Download Datasheet LED klik disini
Download Datasheet Motor DC klik disini
Download Datasheet Buzzer klik disini
Download Datasheet 7 Segment klik disini
Download Datasheet IC decoder 74247 klik disini
Download Datasheet Relay klik disini
Download Datasheet Baterai klik disini
Download Datasheet Gerbang AND klik disini
Download Datasheet Switch klik disini
Download Video Praktikum klik disini

Subscribe to Posts | Subscribe to Comments

Muhammad Zaky Kurnia