ARITmatik




Pembuka dan penutup Garasi Mobil Otomatis
1. Tujuan [Kembali]
  1. Untuk memahami bagaimana sistem digital bekerja
  2. Untuk memahami bagaimana sistem aritmetik bekerja

2. Alat dan Bahan [Kembali]

- Alat:

    - Power Supply

                    Battery dibutuhkan sebagai sumber daya energi agar rangkaian dapat bekerja.

    - Voltmeter

                    DC voltmeter digunakan untuk mengukur besar beda potensial pada rangkaian.

    - Motor DC


Motor DC digunakan sebagai output dari rangkaian dan juga merupakan alat yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi listrik menjadi energi gerak berupa putaran.

Konfigurasi pin:

 

 Pin 1 : Terminal 1

  Pin 2 : Terminal 2

- Bahan:

    - Resistor

                    Resistor ini digunakan pada sebagai hambatan yang resistansinya ditentukan untuk tiap-tiap cabang. 

    - Transistor


                        Spesifikasi:

    *Bi-Polar NPN Transistor

    *DC Current Gain (hFE) is 800 maximum

    *Continuous Collector current (IC) is 100mA

    *Emitter Base Voltage (VBE) is 6V

    *Base Current(IB) is 5mA maximum

    *Available in To-92 Package

    Konfigurasi Pin :

    *collector  Current flows in through collector
    *base   Controls the biasing of transistor
    *emitter  Current Drains out through emitter 

    - OP-AMP


    Pada IC ini terdapat dua pin input, dua pin power supply, satu pin output, satu pin NC (No Connection), dan dua pin offset null. Pin offset null memungkinkan kita untuk melakukan sedikit pengaturan terhadap arus internal di dalam IC untuk memaksa tegangan output menjadi nol ketika kedua input bernilai nol.


Read more at: https://elektronika-dasar.web.id/operasional-amplifier-op-amp-ic-lm741/
Copyright © Elektronika Dasar


 


- Infrared Sensor

Fitur dan Spesifikasi Sensor :
FiturSpesifikasi
NamaSensor Infrared Proximity
TipeModule Sensor
Banyak Pin3 Pin
Tegangan Masukan3-5 Volt
Konsumsi Arus23 mA saat 3.0V dan 43 mA saat 5.0V
Jarak pembacaan2 - 30 cm (diatur dengan potensiometer)
Keluaran SensorDigital LOW
Lampu LED indikatorAda
- Touch Sensor
Spesifikasi: - Konsumsi daya sangat sedikit - Tegangan: 2-5.5V DC (optimal 3v) - Dapat menggantikan fungsi tombol saklar - Dilengkapi 4 buah lubang baut M2 - Ukuran: 24x24x7.2mm - Output high VOH: 0.8VCC (typical) -. Output low VOL: 0.3VCC (max)
    Ketika jari menyentuh bagian sensor, modul menghasilkan sinyal high.
a. Arus Output Pin Sink (@ VCC 3V, VOL 0.6V): 8mA b. Arus Output pin pull-up (@ VCC=3V, VOH=2.4V): 4mA c. Waktu respon (low power mode): max 220ms d. Waktu respon (touch mode): max 60ms

- Sensor GP2D120


        Sensor infrared ranger Sharp GP2D120 memiliki kemampuan membaca jarak 4-30 cm. Namun, hasil konversi A/D tidak linier. Artinya, tegangan output sensor tidak berbanding lurus dengan jarak hasil pengukuran.

    - Relay


                        - Spesifikasi

    * Trigger Voltage (Voltage across coil) : 5V DC

    * Trigger Current (Nominal current) : 70mA

    * Maximum AC load current: 10A @ 250/125V AC

    * Maximum DC load current: 10A @ 30/28V DC

    * Compact 5-pin configuration with plastic moulding

    * Operating time: 10msec Release time: 5msec

    * Maximum switching: 300 operating/minute (mechanically)

    - Konfigurasi Pin

    * Coil End 1 : Used to trigger(On/Off) the Relay, Normally one end is connected to 5V and the other end to ground.

    * Coil End 2 : Used to trigger(On/Off) the Relay, Normally one end is connected to 5V and the other end to ground.

    * Common (COM) : Common is connected to one End of the Load that is to be controlled.

    * Normally Close (NC) : The other end of the load is either connected to NO or NC. If connected to NC the load remains connected before trigger.

    * Normally Open (NO) : The other end of the load is either connected to NO or NC. If connected to NO the load remains disconnected before trigger.

    - LED-RED



Berfungsi sebagai lampu indikator keberadaan gas pada rangkaian

    - Buzzer


- Half Adder

Half-Adder adalah blok rangkaian aritmatika yang dapat digunakan untuk menjumlahkan dua bit. Sirkuit seperti itu memiliki dua

input yang mewakili dua bit yang akan ditambahkan dan dua output, dengan satu menghasilkan output SUM

dan yang lainnya memproduksi CARRY. Gambar 7.4 menunjukkan tabel kebenaran setengah penambah, menunjukkan semua

kombinasi input yang mungkin dan output yang sesuai.


- 7842




NTE7482 adalah penambah penuh biner 2-bit dalam paket tipe DIP 14-Lead yang melakukan penambahan

dari dua bilangan biner 2 bit. Jumlah output disediakan untuk setiap bit dan resultan carry

(C2) diperoleh dari bit kedua. Dirancang untuk kecepatan sedang hingga tinggi, banyak bit, paralel

tambahkan/serial−bawa aplikasi, sirkuit ini menggunakan logika transistor−transistor fan−out berkecepatan tinggi

(TTL) dan kompatibel dengan keluarga logika DTL dan TTL. Implementasi inversi tunggal,

sirkuit pembawa serial terhubung Darlington berkecepatan tinggi dalam setiap bit meminimalkan kebutuhan untuk sirkuit kaskade "melihat ke depan" dan membawa yang ekstensif.

Aplikasi:

 Sistem Komputer Digital

 Data−Sistem Penanganan

 Sistem Kontrol


3. Dasar Teori [Kembali]

- Resistor

Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian. Fungsi resistor yang bersifat resistif merupakan salah satu komponen kategori pasif dalam elektronika. Satuan resistansi resistor disebut Ohm yang dilambangkan dengan simbol Omega (𝛀). Hukum Ohm mengatakan bahwa resistansi berbanding terbalik dengan jumlah arus yang mengalir melaluinya.

Rumus Hukum Ohm

 

Simbol Resistor

 Cara menghitung nilai resistansi resistor dengan gelang warna:
1. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang pertama
2. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang kedua
3. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ketiga
4. Masukkan jumlah nol dari kode warna gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan        10(10^n)

 


    -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. Sebagai contoh, dengan Relay yang menggunakan Elektromagnet 5V dan 50 mA mampu menggerakan Armature Relay (yang berfungsi sebagai saklarnya) untuk menghantarkan listrik 220V 2A.


 Pada dasarnya, Relay terdiri dari 4 komponen dasar  yaitu :

  1. Electromagnet (Coil)
  2. Armature
  3. Switch Contact Point (Saklar)
  4. Spring

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)
    Sebuah Besi (Iron Core) yang dililit oleh sebuah kumparan Coil yang berfungsi untuk mengendalikan Besi tersebut. Apabila Kumparan Coil diberikan arus listrik, maka akan timbul gaya Elektromagnet yang kemudian menarik Armature untuk berpindah dari Posisi sebelumnya (NC) ke posisi baru (NO) sehingga menjadi Saklar yang dapat menghantarkan arus listrik di posisi barunya (NO). Posisi dimana Armature tersebut berada sebelumnya (NC) akan menjadi OPEN atau tidak terhubung. Pada saat tidak dialiri arus listrik, Armature akan kembali lagi ke posisi Awal (NC). Coil yang digunakan oleh Relay untuk menarik Contact Poin ke Posisi Close pada umumnya hanya membutuhkan arus listrik yang relatif kecil.

 

Beberapa fungsi Relay yang telah umum diaplikasikan kedalam peralatan Elektronika diantaranya adalah :

  1. Relay digunakan untuk menjalankan Fungsi Logika (Logic Function)
  2. Relay digunakan untuk memberikan Fungsi penundaan waktu (Time Delay Function)
  3. Relay digunakan untuk mengendalikan Sirkuit Tegangan tinggi dengan bantuan dari Signal Tegangan rendah.
  4. Ada juga Relay yang berfungsi untuk melindungi Motor ataupun komponen lainnya dari kelebihan Tegangan ataupun hubung singkat (Short).

  - Transistor

    Transistor merupakan salah satu Komponen Elektronika Aktif yang paling sering digunakan dalam rangkaian Elektronika, baik rangkaian Elektronika yang paling sederhana maupun rangkaian Elektronika yang rumit dan kompleks. Transistor pada umumnya terbuat dari bahan semikonduktor seperti Germanium, Silikon, dan Gallium Arsenide. Secara umum, Transistor dapat dibagi menjadi 2 kelompok Jenis yaitu Transistor Bipolar (BJT) dan Field Effect Transistor (FET).

 


Fungsi-fungsi Transistor diantaranya adalah :
  • sebagai Penyearah,
  • sebagai Penguat tegangan dan daya,
  • sebagai Stabilisasi tegangan,
  • sebagai Mixer,
  • sebagai Osilator
  • sebagai Switch (Pemutus dan Penyambung Sirkuit)

    Transistor adalah Komponen Elektronika yang terdiri dari 3 Lapisan Semikonduktor dan memiliki 3 Terminal (kaki) yaitu Terminal Emitor yang disingkat dengan huruf “E”, Terminal Base (Basis) yang disingkat dengan huruf “B” serta Terminal Collector/Kolektor yang disingkat dengan huruf “C”. Berdasarkan strukturnya, Transistor sebenarnya merupakan gabungan dari sambungan 2 dioda. Dari gabungan tersebut , Transistor kemudian dibagi menjadi 2 tipe yaitu Transistor tipe NPN dan Transistor tipe PNP yang disebut juga dengan Transistor Bipolar. Dikatakan Bipolar karena memiliki 2 polaritas dalam membawa arus listrik.

NPN merupakan singkatan dari Negatif-Positif-Negatif sedangkan PNP adalah singkatan dari Positif-Negatif-Positif.


- Half Adder



Keluaran CARRY adalah keluaran gerbang AND. Namun, dua ekspresi ini pasti bisa diwakili
dalam berbagai bentuk menggunakan berbagai hukum dan teorema aljabar Boolean untuk menggambarkan fleksibilitas yang desainer dalam implementasi perangkat keras memiliki fungsi kombinasional yang sederhana seperti fungsi setengah penambah.
Kami telah mempelajari di Bab 6 tentang aljabar Boolean bagaimana berbagai gerbang logika dapat diimplementasikan dalam berupa gerbang NAND saja atau gerbang NOR. Meskipun cara paling sederhana untuk mengimplementasikan perangkat keras half-adder akan menggunakan gerbang EX-OR dua input untuk output SUM dan gerbang AND dua input untuk output CARRY, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 7.5, itu juga dapat diimplementasikan dengan menggunakan yang sesuai
pengaturan gerbang NAND atau NOR. Gambar 7.6 menunjukkan implementasi half-adder dengan
gerbang NAND saja.
Melihat lebih dekat pada diagram logika Gambar 7.6 mengungkapkan bahwa salah satu bagian dari rangkaian mengimplementasikan gerbang EX-OR dua masukan dengan gerbang NAND dua masukan. Implementasi EX-OR menggunakan NAND adalah dibahas pada bab sebelumnya. Gerbang AND yang diperlukan untuk menghasilkan output CARRY diimplementasikan dengan melengkapi output NAND yang sudah tersedia dari variabel input.

-7482





- Infrared Sensor
        Infra red (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).
Bentuk dan Konfigurasi Pin IR Detector Photomodules TSOP

        Sensor Infrared adalah komponen elektronika yang dapat mendeteksi benda ketika cahaya infra merah terhalangi oleh benda. Sensor infared terdiri dari led infrared sebagai pemancar dan fototransistor sebagai penerima cahaya infra merah. Led infrared sebagai pemancar cahaya infra merah merupakan singkatan dari Light Emitting Diode Infrared yang terbuat dari bahan Galium Arsenida (GaAs) dapat memancarkan cahaya infra merah dan radiasi panas saat diberi energi listrik. (M. Aksin. 2013) Proses pemancaran cahaya akibat adanya energi listrik yang diberikan terhadap suatu bahan disebut dengan sifat elektroluminesensi. (Sutrisno. 1987). Gambar led infrared dapat dilihat pada gambar 
        
        Di sini kami mengetahui bahwa sinar infrared merupakan sinar yang tidak dapat di lihat. Panjang gelombangnya sendiri yaitu 700 nm dan 1 mm. Sehingga disini saya ingin membuktikan bahwa sinar infrared dapat dijadikan alat lacak atau biasa disebut sensor. dengan panjang gelombang dan frequensi yang diketahui, sensor infrared diharapkan mampu dijadikan sebagai alat pendeteksi benda yang dapat membuka sebuah pintu secara otomatis.



        Infrared atau yang lazim dikenal dengan infra merah merupakan sinar elektromagnetik yang memiliki panjang gelombang lebih dari cahaya yang terlihat, yakni antara 700 nm dan 1 mm. Sinar infrared adalah cahaya yang tidak terlihat atau tak tertangkap mata. Apabila dilihat dengan menggunakan spektroskop cahaya maka radiasi dari sinar infrared akan terlihat pada spektrum elektromagnet dengan panjang gelombang yang berada di atas panjang gelombang cahaya merah.
Dengan adanya panjang gelombang ini menyebabkan sinar infrared tidak tertangkap mata, tetapi radiasi dari panas yang ditimbulkan masih dapat terdeteksi.




Tabel



- Touch Sensor

        Seperti namanya, 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.
      Sensor sentuh merupakan sebuah saklar yang cara penggunaanya dengan cara disentuh menggunakan jari. Ketika sensor ini disentuh maka sensor akan bernilai HIGH, karena tubuh manusia terdapat aliran listrik sehingga sensor ini dapat bekerja. Sensor ini dapat kita gunakan untuk menyalakan lampu, motor, membuka pintu dan masih banyak lainnya.                                                                                                                                                                                      
(TTP223B)

        Dalam keadaan IDLE output yang dihasilkan adalah LOW (konsumsi daya sangat kecil) sedangkan saat ada jari yang menyentuh modul ini output yang dihasilkan adalah HIGH. Jika tidak ada aktifitas lebih dari 12 detik maka modul otomatis akan kembali ke mode IDLE (hemat daya).
        Modul dapat dipasang di belakang permukaan plastik, kaca dan bahan non-logam lainnya untuk menutupi permukaan sensor. Selain itu, jika kita dapat mengatur posisi yang tepat untuk sentuhan, kita juga dapat menyembunyikannya di dalam dinding, meja dan bagian tombol tersembunyi lainnya.

Cara kerja: 1. Dalam keadaan normal, modul menghasilkan sinyal low (hemat daya).
4. Dilengkapi 4 lobang baut untuk memudahkan pemasangan
3. Jika tidak disentuh lagi selama 12 detik kembali ke mode hemat energi. Kelebihan: - Konsumsi daya yang rendah - Bisa menerima tegangan dari 2 ~ 5.5V DC
- Dapat menggantikan fungsi saklar tradisional


Rumus Tegangan sentuh maksimal  
𝐸𝑆 = 𝐼𝑘( 𝑅𝑘 + 1.5 𝜌𝑠)
Ket:    𝐼𝑘 = Arus fibrilasi
          𝑅𝑘 = Nilai tahanan pada badan manusia 
          𝜌𝑠 = Tahanan Jenis tanah 



 - Sensor GP2D120

Sensor infrared ranger Sharp GP2D120 memiliki kemampuan membaca jarak 4-30 cm. Namun, hasil konversi A/D tidak linier. Artinya, tegangan output sensor tidak berbanding lurus dengan jarak hasil pengukuran.

Untuk itu, perlu dilakukan linierisasi, agar tegangan output sensor berbanding lurus dengan jarak hasil pengukuran.

Merujuk pada datasheet GP2D120, disebutkan persamaan interpolasi V = 1 / ( R + 0.42 ), dimana V adalah tegangan output sensor dan R adalah jarak hasil pengukuran.


 4. Percobaan [Kembali]

  • Prosedur Percobaan
    • Tambahkan alat dan bahan yang dibutuhkan pada library
    • Susun pada schematic capture
    • Hubungkan tiap-tiap komponen seperti gambar dibawah
    • Run pada proteus (arah panah menunjukkan arah arus)

  • Foto






Prinsip Kerja:

Pada aplikasi aritmetik ini digunakan untuk membuka dan menutup garasi otomatis, yang mana menggunakan infrared sensor, touch sensor dan sensor jarak.

Sensor Infrared
Digunakan untuk mendeteksi adanya mobil di depangarasi, jika ada mobil, maka logicstate berlogika 1, sehingga ada output tegangan yang keluar dari infrared sensor dan di jadikan input A1 untuk ic full adder 7482 sehingga jika berdasarkan truth table, saat inputnya 1 0 0 0 dan C0= 0, menghasilakan output 1 0 0, yang mana S1= 1, dan diumpankan ke resistor sebesar 10k ohm, sehingga arus pada kaki VBE sebesar 0,79 yang mana cukup untuk mengaktifkan transistor. Sehingga arus mengalir dari power supply, menuju relay, lalu kek kaki kolektor, kaki emitor dan ground. Karena adanya arus yang mengalir, maka relay akan berpindah ke kiri dan mengaliri arus ke batrai dan motor sebagai pembuka pintu garasi.

Sensor Touch
Digunakan untuk menutup pintu garasi, jika ingin menutup pintu garasi maka bisa menyentuh sensor touch, maka logicstate berlogika 1, sehingga ada output tegangan yang keluar dari touch sensor dan di jadikan input A2 untuk ic full adder 7482 sehingga jika berdasarkan truth table, saat inputnya 0 1 0 0 dan C0= 0, menghasilakan output 0 1 0, yang mana S2= 1, dan diumpankan ke resistor sebesar 10k ohm, sehingga arus pada kaki VBE sebesar 0,79 yang mana cukup untuk mengaktifkan transistor. Sehingga arus mengalir dari power supply, menuju relay, lalu kek kaki kolektor, kaki emitor dan ground. Karena adanya arus yang mengalir, maka relay akan berpindah ke kiri dan mengaliri arus ke batrai dan motor sebagai penutup pintu garasi.

Sensor Jarak GP2D120
Digunakan sensor jarak agar saat memarkirkan mobil dalam garasi dapat diketahui jarak mobil ke dinding, agar tidak menabrak. Saat jarak dinding dengan mobil kurang dari 10 cm, maka output tegangan untuk besar dari 1,30 V yang mana diumpankan ke kaki non-inverting detektor non-inverting. Dimana pada rangkaian detektor non-inverting terdapat tegangan referensi yang dapat diatur menggunakan potensiometer dgn maksimal tegangan sebesar 5V.  Cara mencari nilai tegangan referensi, persentase potensiometer yang dipakai dikali maksimal tegangan referensi, akan didapatkan (26%x5=1,30V). Kemudian, di rangkaian detektor non inverting, terdapat tegangan saturasi yang dimana ketika tegangan input >= tegangan referensi maka output yg dihasilkan adalah +Vsat, namun apabila tegangan input kecil dari tegangan referensi maka outputnya -Vsat. didapat dgn rumus (+-vsat= +-vs+-2 atau Vout= AOL*(Vnon-inverting -Vinverting) AOL=100x) sehingga yang kita dapatkan pada rangkaian ini, krna tegangan input>= tegangan referensi, didapatkan +vsat sebesar 13,8V. Lalu diumpankan ke resistor sebesar 10k. Lalu diumpankan ke input A half adder sehingga outpuntnya S= 1 dan diumpankan ke resistor sebesar 10k ohm menghasilkan tegangan sebesar 0,87V. Yang mana cukup untuk mengaktifkan transistor, sehingga mengalir arus dari power supplay menuju relay, menuju kaki kolektor, lalu kaki emitor dan ground. Karena ada arus yang mengalirr, maka relay berpindah ke kiri dan arus mengalir dari batrai menuju alarm penanda bahwa jarak mobil dan dinding terlalu dekat.

 5. Video [Kembali]




6. Download Link [Kembali]

Tidak ada komentar:

Posting Komentar