Teknik Elektro Universitas Andalas: Tugas Besar

Power Supply atau dalam bahasa Indonesia disebut dengan Catu Daya adalah suatu alat yang dapat menyediakan energi listrik untuk perangkat listrik atau elektronika lainnya.

- Voltmeter DC

Difungsikan guna mengukur besarnya tegangan listrik yang terdapat dalam suatu rangkaian listrik. Dimana, untuk penyusunannya dilakukan secara paralel sesuai pada lokasi komponen yang sedang diukur.

2.2 Bahan [Daftar]

- Resistor

Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkain elektronika. Pada rangkaian ini resistor juga berfungsi untuk mencari frekuensi pada IC.

Pin Out:

Spesifikasi:

- Transistor NPN

Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal.

Konfigurasi Pin out:

Spesifikasi:

- Potensiometer

Potensiometer (POT) adalah salah satu jenis Resistor yang Nilai Resistansinya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan Rangkaian Elektronika ataupun kebutuhan pemakainya. Potensiometer merupakan Keluarga Resistor yang tergolong dalam Kategori Variable Resistor. Secara struktur, Potensiometer terdiri dari 3 kaki Terminal dengan sebuah shaft atau tuas yang berfungsi sebagai pengaturnya.

- Diode

Dioda adalah komponen elektronika yang terdiri dari dua kutub dan berfungsi menyearahkan arus. Komponen ini terdiri dari penggabungan dua semikonduktor yang masing-masing diberi doping (penambahan material) yang berbeda, dan tambahan material konduktor untuk mengalirkan listrik.

Karakteristik Dioda:

- LED

LED ialah suatu komponen elektronika yang terbuat dari bahan semikonduktor dan dapat memancarkan cahaya apabila arus listrik melewatinya. LED (Ligth-Emitting Diode) memiliki fungsi utama dalam dunia elektronika sebagai indikator atau sinyal indikator/lampu indikator. Contohnya dapat kita jumpai pada rangkaian-rangkaian elektronika led digunakan sebagai indikator ON/OFF.

Spesifikasi:

- Baterai

Baterai adalah perangkat yang terdiri dari satu atau lebih sel elektrokimia dengan koneksi eksternal yang disediakan untuk memberi daya pada perangkat listrik seperti senter, ponsel, dan mobil listrik.

Datasheet Battery:

- OpAmp

Operatinal amplifier atau yang biasa disebut op-amp merupakan suatu jenis penguat elektronika dengan sambatan arus searah yang memiliki bati (faktor penguatan) sangat besar dengan dua masukan dan satu keluaran. Penguat operasional pada umumnya tersedia dalam bentuk sirkuit terpadu dan yang paling banyak digunakan adalah seri 741. Penguat operasional adalah perangkat yang sangat efisien dan serba guna. Contoh penggunaan penguat operasional adalah untuk operasi matematika sederhana seperti penjumlahan dan pengurangan terhadap tegangan listrik hingga dikembangkan kepada penggunaan aplikatif seperti komparator dan osilator dengan distorsi rendah.

Konfigurasi OpAmp:

Gelombang input dan output op amp:

- Gerbang Logika AND

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

- Gerbang Logika OR

OR adalah suatu gerbang yang bertujuan untuk menghasilkan logika output berlogika 0 apabila semua inputnya berlogika 0 dan sebaliknya output berlogika 1 apabila salah satu, sebagian atau semua inputnya berlogika 1.

Konfigurasi Pin :

Spesifikasi :

Tegangan Suplai: 5 hingga 7V

Tegangan Input: 5 hingga 7V

Kisaran suhu pengoperasian = -55 ° C hingga 125 ° C

Tersedia dalam paket SOIC 14-pin

- JK Flipflop

JK flip-flop adalah perangkat memori bit tunggal dua status sekuensial yang dinamai menurut penemunya oleh Jack Kil. dari jam atau di tepi belakangnya dan karenanya dapat dipicu oleh sisi positif atau negatif, masingmasing.

- Decoder

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).

konfigurasi pin:

Datasheet decoder:

- 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).

Fitur:

1. Tegangan pemicu (tegangan kumparan) 5V

2. Arus pemicu 70mA

3. Maksimum beban AC 10A @250/125V

4. Maksimum beban DC 10A @30/28V

5. Switching maksimum 300 operasi/menit

Konfigurasi pin:

Spesifikasi:

- Ground

Ground berarti sebuah titik referensi umum atau tegangan potensial sama dengan “tegangan nol”. Ground bersifat relatif, karena dapat memilih titik dimana saja dalam sirkuit untuk dijadikan ground untuk mereferensi semua tegangan dalam rangkaian.
Ground juga berfungsi untuk menetralisir cacat (noise) yang disebabkan baik oleh daya yang kurang baik, ataupun kualitas komponen yang tidak standar.
Sistem gronding pada peralatan kelistrikan dan elektronika adalah memberikan perlindungan pada seluruh sistem.

- Motor

Motor listrik adalah alat untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Alat yang berfungsi sebaliknya, mengubah energi mekanik menjadi energi listrik disebut generator atau dinamo.

Tegangan Terukur 5V DC

Spesifikasi item:

o Tanpa kecepatan beban 12000 ± 15% rpm

o Tidak ada arus beban =280mA

o Tegangan operasi 1.5-9V DC

o Mulai Torsi =250g.cm (menurut blade yang dikembangkan sendiri)

o mulai saat ini =5A

o Resistansi Isolasi di atas 10O antara casing dan terminal DV 100V

o Arah Rotasi CW: Terminal [+] terhubung ke catu daya positif, terminal [-] terhubung ke nagative

o daya, searah jarum jam dianggap oleh arah poros keluaran

o celah poros 0,05-0,35mm

Grafik Motor DC:

Datasheet Motor DC:

- Buzzer

Buzzer merupakan sebuah komponen elektronika yang masuk dalam keluarga transduser, yang dimana dapat mengubah sinyal listrik menjadi getaran suara. Nama lain dari komponen ini disebut dengan beeper. Buzzer berfungsi sebagai indikator pada rangkaian ini.

Konfigurasi Pin:

Spesifikasi:

a. Tegangan operasi 4-8V DC

b.Arus <30mA

c. Frekuensi Resonansi 2300Hz

- Sensor Touch

Sensor sentuh mendeteksi sentuhan atau jarak dekat tanpa mengandalkan kontak fisik. Sensor sentuh membuat jalan mereka ke banyak aplikasi seperti ponsel, remote control, panel kontrol, dll. Sensor sentuh saat ini dapat menggantikan tombol dan sakelar mekanis.

Spesifikasi:

Konfigurasi Pin:

Datasheet:

- Sensor Infrared

Sensor Infrared adalah komponen elektronika yang dapat mendeteksi benda ketika cahaya infra merah terhalangi oleh benda. 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.

Konfigurasi pin infrared:

Konfigurasi pin infra red (IR) receiver atau penerima infra merah tipe TSOP adalah:

a. output (Out),

b. Vs (VCC +5 volt DC),

c. Ground (GND)

Grafik:

Datasheet Sensor Infrared:

- Sensor PTC

Digunakan untuk mendeteksi suhu yang memiliki temperature positiv dan nilai resistansinya meningkat seiring dengan pertambahan suhu.

Konfigurasi Pin Ptc

Spesifikasi:

Grafik Respon Sensor Ptc:

- 7 Segment Anoda

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.

Data Sheet Seven segment:

- Heater

Heater berfungsi untuk memanaskan air ketika suhu lingkungan berada pada <18°C

3. Dasar Teori[Daftar]

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

Rumus dari Rangkaian Seri Resistor: Rtotal = R1 + R2 + R3 + ….. + Rn

Rumus dari Rangkaian paralel Resistor: 1/Rtotal = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ….. + 1/Rn

Rumus resistor dengan hukum ohm: R = V/I

Cara menghitung nilai resistansi resistor dengan gelang warna :
1. Masukan angka langsung dari kode warna gelang pertama.
2. Masukan angka langsung dari kode warna gelang kedua.
3. Masukan 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), ini merupakan nilai toleransi dari resistor.

Berikut contoh cara menghitungnya :

Transistor NPN

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).

Karakteristik dari masing-masing daerah operasi transistor tersebut dapat diringkas sebagai berikut:

• Daerah Potong (cutoff):

Dioda Emiter diberi prategangan mundur. Akibatnya, tidak terjadi pergerakan elektron, sehingga arus Basis, IB = 0. Demikian juga, arus Kolektor, IC = 0, atau disebut ICEO (Arus Kolektor ke Emiter dengan harga arus Basis adalah 0).

• Daerah Saturasi

Dioda Emiter diberi prategangan maju. Dioda Kolektor juga diberi prategangan maju. Akibatnya, arus Kolektor, IC, akan mencapai harga maksimum, tanpa bergantung kepada arus Basis, IB, dan βdc. Hal ini, menyebabkan Transistor menjadi komponen yang tidak dapat dikendalikan. Untuk menghindari daerah ini, Dioda Kolektor harus diberi prateganan mundur, dengan tegangan melebihi VCE(sat), yaitu tegangan yang menyebabkan Dioda Kolektor saturasi.

• Daerah Aktif

Dioda Emiter diberi prategangan maju. Dioda Kolektor diberi prategangan mundur. Terjadi sifat-sifat yang diinginkan, dimana:

atau:

Op-Amp

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

Op-Amp memiliki beberapa karakteristik, diantaranya:

a. Penguat tegangan tak berhingga (AV = ∼)

b. Impedansi input tak berhingga (rin = ∼)

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

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

Rangkaian Dasar OP AMP

a. OP AMP Inverting

Penguatan yang outputnya berbeda fasa 180° dengan inputnya, bila input positif maka output akan menjadi negatif.
Vout = - (Rf / R1) Vin

b. OP AMP Non Inverting

Penguatan yang outputnya sama dengan input yaitu tidak ada pembalikan fasa.

Vout = Vin (1 + Rf / Rin)

Gerbang Logika AND

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.

Tabel Kebenaran:

Gerbang Logika OR

Gerbang OR akan menghasilkan keluaran (Output) Logika 1, jika salah satu dari masukan (Input) bernilai Logika 1 dan jika ingin menghasilkan keluaran (Output) Logika 0, maka semua masukan (Input) harus bernilai Logika 0. Simbol yang menandakan Operasi Gerbang Logika OR adalah Plus (+).

Tabel Kebenaran:

Logicstate

Status logika Pengertian logis, benar atau salah, dari sinyal biner yang diberikan. Sinyal biner adalah sinyal digital yang hanya memiliki dua nilai yang valid. Dalam istilah fisik, pengertian logis dari sinyal biner ditentukan oleh level tegangan atau nilai arus sinyal, dan ini pada gilirannya ditentukan oleh teknologi perangkat. Dalam sirkuit TTL, misalnya, keadaan sebenarnya diwakili oleh logika 1, kira-kira sama dengan +5 volt pada garis sinyal; logika 0 kira-kira 0 volt. Tingkat tegangan antara 0 dan +5 volt dianggap tidak ditentukan.

Diode

Cara Kerja Dioda:

Secara sederhana, cara kerja dioda dapat dijelaskan dalam tiga kondisi, yaitu kondisi tanpa tegangan (unbiased), diberikan tegangan positif (forward biased), dan tegangan negatif (reverse biased).

a. tanpa tegangan

Pada kondisi tidak diberikan tegangan akan terbentuk suatu perbatasan medan listrik pada daerah P-N junction. Hal ini terjadi diawali dengan proses difusi, yaitu bergeraknya muatan elektro dari sisi n ke sisi p.

b. kondisi forward bias

Pada kondisi ini, bagian anoda disambungkan dengan terminal positif sumber listrik dan bagian katoda disambungkan dengan terminal negatif. Adanya tegangan eksternal akan mengakibatkan ion-ion yang menjadi penghalang aliran listrik menjadi tertarik ke masing-masing kutub. Ion-ion negatif akan tertarik ke sisi anoda yang positif, dan ion-ion positif akan tertarik ke sisi katoda yang negatif.

c. kondisi reverse bias

Pada kondisi ini, bagian anoda disambungkan dengan terminal negatif sumber listrik dan bagian katoda disambungkan dengan terminal positif. Adanya tegangan eksternal akan mengakibatkan ion-ion yang menjadi penghalang aliran listrik menjadi tertarik ke masing-masing kutub.

Potensiometer

Pada dasarnya bagian-bagian penting dalam Komponen Potensiometer adalah :

·          Penyapu atau disebut juga dengan Wiper

·          Element Resistif

·          Terminal

Jenis-jenis Potensiometer

1.    Potensiometer Slider, yaitu Potensiometer yang nilai resistansinya dapat diatur dengan cara menggeserkan Wiper-nya dari kiri ke kanan atau dari bawah ke atas sesuai dengan pemasangannya. Biasanya menggunakan Ibu Jari untuk menggeser wiper-nya.

2.     Potensiometer Rotary, yaitu Potensiometer yang nilai resistansinya dapat diatur dengan cara memutarkan Wiper-nya sepanjang lintasan yang melingkar. Biasanya menggunakan Ibu Jari untuk memutar wiper tersebut. Oleh karena itu, Potensiometer Rotary sering disebut juga dengan Thumbwheel Potentiometer.

3. Potensiometer Trimmer, yaitu Potensiometer yang bentuknya kecil dan harus menggunakan alat khusus seperti Obeng (screwdriver) untuk memutarnya. Potensiometer Trimmer ini biasanya dipasangkan di PCB dan jarang dilakukan pengaturannya.

Fungsi-fungsi Potensiometer

·          Sebagai pengatur Volume pada berbagai peralatan Audio/Video seperti Amplifier, Tape Mobil, DVD Player.

·          Sebagai Pengatur Tegangan pada Rangkaian Power Supply

·          Sebagai Pembagi Tegangan

·          Aplikasi Switch TRIAC

·          Digunakan sebagai Joystick pada Tranduser

·          Sebagai Pengendali Level Sinyal

LED

LED atau singkatan dari Light Emitting Diode adalah salah satu komponen elektronika yang terbuat dari bahan semi konduktor jenis dioda yang mempu mengeluarkan cahaya. Strukturnya juga sama dengan dioda, tetapi pada LED elektron menerjang sambungan P-N (Positif-Negatif). Untuk mendapatkan emisi cahaya pada semikonduktor, doping yang pakai adalah galium, arsenic dan phosporus. Jenis doping yang berbeda menghasilkan warna cahaya yang berbeda pula.

Tegangan maju LED

Karakteristik

JK Flipflop

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.

Cara kerja Relay:

Setelah mengetahui pengertian serta fungsi dari relay, anda juga harus mengetahui cara kerja atau prinsip kerja dari relay. Namun sebelumnya anda perlu mengetahui bahwa pada sebuah relay terdapat 4 bagian penting yaitu electromagnet (coil), Armature, Switch Contact Point (saklar) dan spring. Untuk lebih jelasnya silahkan lihat gambar di bawah ini.

Kontak point relay terdiri dari 2 jenis yaitu:

Normally Close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada pada posisi close (tertutup).
Normally Open (NO) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berapa pada posisi open (terbuka)

Berdasarkan gambar diatas, iron core(besi) yang dililitkan oleh kumparan coil berfungsi untuk mengendalikan iron core tersebut. Ketika kumparan coil di berikan arus listrik, maka akan timbul gaya elektromagnet sehingga akan menarik Armature berpindah posisi yang awalnya NC(tertutup) ke posisi NO(terbuka) sehingga menjadi saklar yang dapat menghantarkan arus listrik di posisi NO. Posisi Armature yang tadinya dalam kondisi CLOSE akan menjadi OPEN atau terhubung. Armature akan kembali keposisi CLOSE saat tidak dialiri listrik. Coil yang digunakan untuk menarik Contact Point ke posisi CLOSE umunnya hanyak membutuhkan arus llistrik yang relatif kecil.

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), ArmatureWinding (Kumparan Jangkar), Commutator (Komutator)dan Brushes (kuas/sikat arang).

Pada prinsipnya motor listrik DC menggunakan fenomena elektromagnet untuk bergerak, ketika 0arus listrik diberikan ke kumparan, permukaan kumparan yang bersifat utara akan bergerak menghadap ke magnet yang berkutub selatan dan kumparan yang bersifat selatan akan bergerak menghadap ke utara magnet. Saat ini, karena kutub utara kumparan bertemu dengan kutub selatan magnet ataupun kutub selatan kumparan bertemu dengan kutub utara magnet maka akan terjadi saling tarik menarik yang menyebabkan pergerakan kumparan berhenti.

Untuk menggerakannya lagi, tepat pada saat kutub kumparan berhadapan dengan kutub magnet, arah arus pada kumparan dibalik. Dengan demikian, kutub utara kumparan akan berubah menjadi kutub selatan dan kutub selatannya akan berubah menjadi kutub utara. Pada saat perubahan kutub tersebut terjadi, kutub selatan kumparan akan berhadap dengan kutub selatan magnet dan kutub utara kumparan akan berhadapan dengan kutub utara magnet. Karena kutubnya sama, maka akan terjadi tolak menolak sehingga kumparan bergerak memutar hingga utara kumparan berhadapan dengan selatan magnet dan selatan kumparan berhadapan dengan utara magnet. Pada saat ini, arus yang mengalir ke kumparan dibalik lagi dan kumparan akan berputar lagi karena adanya perubahan kutub. Siklus ini akan berulang-ulang hingga arus listrik pada kumparan diputuskan.

Decoder

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:

a. 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.

b. 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.

c. 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.

d. 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.

e. 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.

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.
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.

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 Sensor:

Sensor Infrared

Komponen led inframerah atau infra red (IR) pada dasarnya adalah led yang memancarkan sinar infra merah dengan panjang gelombang 850nm.
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

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.
Sensor PTC

Thermistor merupakan resistor yang sensitif terhadap perubahan suhu dalam listrik. Resistansi akan berubah jika temperature badan sensor berubah. Hal ini berbeda dibandingkan dengan a wirewound or metal film resistance temperature.

Pada temperature dibawah 0 derjat sampai r min maka nilai resistansinya rendah dan RT vs T memberikan koefisien negative. Jika temperature naik maka resistansi akan menjadi positif dan menjadi naik. Ketika batas atau switching temperature maka tingkat kenaikan akan lebih signifikan dan karakteristik Ptc semakin curam. Ketika response menjadi maximum maka koefisien akan menjadi negative kembali.

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 Display:

4. Percobaan [Daftar]

4.1. Prosedur Percobaan [Daftar]

- Buka aplikasi Proteus

- Siapkan alat dan bahan yang diperlukan untuk membuat rangkaian

- Disarankan agar membaca datasheet tiap komponen terlebih dahulu

- Pasang Logicstate, Gerbang logika AND 2 input, gerbang logika OR 2 input, resistor, transistor NPN, relay, led, buzzer, sensor infrared, sensor ptc, sensor touch, decoder, 7-segmen, motor, heater, ground, voltmeter DC, dan power supply seperti beberapa rangkaian dibawah

- Atur logicstate dan nilai resistor

- Coba dijalankan rangkaian apabila ouput hidup (led, buzzer, motor) maka rangkaian bisa digunakan

4.2. Gambar Rangkaian[Daftar]

Gambar 1

Gambar 2

Gambar 3

Gambar 4

Gambar 5

4.3. Prinsip Kerja[Daftar]

Pada rangkaian Tugas Besar Kontrol Tank Air ini, digunakan 2 buah sensor infrared, 1 sensor touch, dan satu sensor ptc. Sensor infrared berfungsi untuk mendeteksi tingkatan air yang ada di dalam tank. Sensor ptc berguna untuk memanaskan air ketika suhu lingkungan <20°C. Sensor touch berguna untuk menyalakan kran air panas.

Pada sensor infrared sebelah kiri, berfungsi untuk mendeteksi tank air dalam keadaan kosong. Yang manaketika tank air kosong, maka sensor infrared akan berlogika 1 HIGH lalu outputannya di hubungkan ke salah satu kaki inputan gerbang logika OR, maka sesuai dengan ketentuan gerbang logika OR, jika salah satu kaki inputan gerbang OR atau keduanya berlogika 1 HIGH maka keluaran logika gerbang logika OR akan berlogika 1 HIGH. Lalu di teruskan ke clock JK flipflop yang mana clock JK flipflop disini aktif tinggi. Pada JK flipflop, kaki J dan K nya dihubungkan ke VCC yang mana akan berlogika 1 HIGH. Sehingga sesuai dengan prinsip dari JK flipflop, apabila kaki J dan K berlogika 1 HIGH, serta clocknya disini terinput logika 1 HIGH, maka keluaran dari JK flipflop disini yang akan aktif atau berlogika 1 HIGH adalah output Q. Sedangkan pada -Q akan berlogika 0 LOW. Keluaran dari -Q dihubungkan ke inverter sehingga terjadi pembalikan logika menjadi berlogika 1 HIGH lalu diterus kan ke kaki inputan A pada BCD decoder sehingga membentuk kode biner 0001 yang mana outputannya pada seven segmen akan menunjukkan angka 1 yang mana menandakan tank sedang dalam proses pengisian. Dikarenakan pada kaki Q JK flipflop berlogika 1 HIGH, lalu dihubungkan ke transistor npn Q1 yang mana disini tegangan VBE nya sebesar +0.84V yang mana sudah mencukupi tegangan minimum transistor aktif/forward bias. Relay RL 1 mendapat supply dari sumber VCC lalu diteruskan ke RL 2, diteruskan ke kaki kolektor transistor Q1 dan di teruskan ke emiter lalu ke ground. Dikarenakan relay mendapatkan tegangan yang mencukupi maka relay aktif dan coil bergeser dari kanan ke kiri sehingga output berupa motor (pompa air) akan hidup dan mengisi tank air.

Ketika tank air sudah penuh,maka akan terdeteksi oleh sensor infrared sebelah kanan dan akan menyebabkan sensor berlogika 1 HIGH. Outputan sensor dihubungkan ke salah satu kaki inputan gerbang logika OR dan salah satu kaki inputan yang lainnya dihubungkan ke ground, sesuai dengan tabel kebenara gerbang logika gerbang logika OR, maka keluaran logika nya akan berlogika 1 HIGH lalu di teruskan ke transistor Q2. Dikarenakan tegangan VBE pada Q2 sebesar +0.73V yang mana sudah mencukupi tegangan minimum transistor aktif/forward bias, maka relay RL 2 mendapatkan supply dari sumber VCC lalu diteruskan ke kaki kolektor dari transistor Q2, diteruskan ke emiter dan ke ground. Sehingga dikarenakan relay mendapatkan tegangan yang mencukupi, mkak relay RL2 aktif dan coilnya akan bergeser dari kanan ke kiri. Karena RL1 tidak terhubung ke ground maka RL1 akan off atau coilnya bergeser dari kiri ke kanan. Hal ini akan menyebabkan pompa air mati dan buzzer hidup.

Pada sensor ptc, ketika suhu lingkungan berada di bawah 20°C, maka tegangan outputannya +0.30V akan diperkuat oleh penguat non inverting menjadi +1.20 V lalu diteruskan ke resistor dan transistor Q7. Dikarenakan tegangan VBEnya sebesar +0.71V maka transistor aktif, relay mendapatkan supply dari sumber VCC lalu diteruskan ke kaki kolektor transistor Q7 lalu diteruskan ke emiter dan ke ground. Dikarenakan relay RL6 mendapatkan tegangan yang mencukupi, maka relay aktif dan menyebabkan heater hidup untuk memanaskan air.

Ketika pemilik rumah ingin mandi air panas, maka cukup menyentuh sensor touch sehingga akan berlogika 1 HIGH. Disini keluaran sensornya di hubungkan ke salah satu kaki inputan gerbang logika AND 2 input, dan salah satu kaki inputan yang lain dihubungkan ke sumber VCC sehingga akan berlogika 1 HIGH, maka sesuai dengan tabel kebenaran gerbang logika AND 2 input, maka keluaran logika nya akan berlogika 1 HIGH lalu diteruskan ke resistor dan transistor Q3. Pada kaki base tansistor, tegngan VBE nya terukur sebesar +0.76V dan menyebabkan transistor Q3 aktif, relay RL2 mendapatkan supply dari sumber VCC lalu diteruskan ke kaki kolektor transistor, diteruskan ke emiter dan ke ground, dikarenakan relay mendapatkan tegangan yang mencukupi maka akan menyebabkan relay aktif dan motor (kran air panas) akan hidup.

4.4. Video[Daftar]

4.5. Download File[Daftar]

Video Rangkaian : disini

File Rangkaian : disini

Html & materi: disini

Datasheet resistor: disini

Datasheet transistor npn: disini

Datasheet motor DC: disini

Datasheet relay: disini

Datasheet led: disini

Datasheet Gerbang OR: disini

Datasheet Gerbang AND: disini

Datasheet 7 Segement: disini

Datasheet Decoder: disini

Datasheet JK Flipflop: disini

Datasheet diode: disini

Datasheet Heater: disini

Dataheet Potensiometer: disini

Download library sensor infrared: disini

Download library sensor touch: disini

Teknik Elektro Universitas Andalas

Tugas Besar - Kontrol Tank Air

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Laporkan Penyalahgunaan