Aplikasi Sistem Digital atau hubungna dengan peralatan analog
Rangkaian penjumlah biner 4-bit dengan IC 74LS83 merupakan sebuah 4-bit binary full adder yang berfungsi untuk menjumlahkan dua bilangan biner 4-bit beserta sinyal carry-in. Rangkaian ini menjadi salah satu dasar operasi aritmatika digital yang banyak diterapkan pada komputer dan berbagai perangkat elektronik. Dengan memanfaatkan IC 74LS83, proses penjumlahan dapat dilakukan secara bersamaan pada empat bit, sehingga hasil penjumlahan dan carry-out dapat diperoleh dengan cepat dan tepat. Pemahaman mengenai rangkaian ini penting karena menjadi dasar dalam perancangan unit aritmatika dan sistem digital yang lebih kompleks.
- 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.
1. Battery
Switch merupakan sakelar yang digunakan untuk menyambungkan maupun memutus aliran arus listrik pada rangkaian. Sementara itu, DIP switch (Dual Inline Package switch) adalah sekumpulan sakelar kecil yang tersusun dalam satu paket/baris dan umumnya digunakan untuk memberikan masukan logika 1 atau 0 pada IC dengan cara yang lebih praktis dan rapi.
Spesifikasi:
Rentang spektrum kerja berada pada kisaran 760 nm hingga 1100 nm.
Mampu mendeteksi objek pada sudut antara 0° hingga 60°.
Dapat beroperasi dengan catu daya sebesar 3,3 V sampai 5,3 V.
Memiliki rentang suhu kerja yang cukup luas, yaitu dari -25°C hingga 85°C.
Dimensi fisik komponen sekitar 27,3 mm × 15,4 mm sehingga mudah diintegrasikan ke dalam rangkaian elektronika.
Spesifikasi Sensor Getaran SW-420:
Tegangan suplai: DC 3,3 V – 5 V.
Arus kerja: sekitar 15 mA.
Menggunakan sensor getaran SW-420 tipe Normally Closed (NC).
Dilengkapi IC komparator LM393.
Sensitivitas dapat diatur melalui potensiometer 10 kΩ.
Output berupa sinyal digital (DO).
Dilengkapi LED indikator daya dan LED status.
Dimensi modul: 3,8 cm × 1,3 cm × 0,7 cm.
Berat: sekitar 10 gram.
Features
- Carbon Film Resistor
- 4-band Resistor
- Resistor value varies based on selected parameter
- Power rating varies based on selected parameter
Spesifikasi Transistor BC547:
Tipe transistor: NPN.
Arus kolektor maksimum: 100 mA.
Tegangan kolektor-emitor maksimum: 65 V.
Dikemas dalam paket TO-92 (SOT54).
Memiliki konsumsi arus yang rendah.
Cocok digunakan untuk aplikasi switching dan penguatan sinyal.
Transistor komplemennya adalah BC556 dan BC557 (tipe PNP).
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
8. Logic State
Spesifikasi:
- Standar konduktor: DIN VDE 0295, IEC 60228, BS 6360.
- Standar isolasi: DIN EN 50290-2-22, DIN VDE 0207-363-4-1.
- Standar kabel: IEC 60227-5, EN 50525-2-51, VDE 0281-13.
- Standar ketahanan api: DIN VDE 0482-332-1-2, DIN EN 60332-1-2, IEC 60332-1-2.
- Memenuhi direktif RoHS, REACH, dan CE.
Spesifikasi:
- Penguatan tegangan open-loop (Av): tak terhingga (∞).
- Tegangan offset keluaran (Voo): 0 V.
- Impedansi masukan (Zin): tak terhingga (∞).
- Impedansi keluaran (Zout): 0 Ω.
- Lebar pita (Bandwidth/BW): tak terhingga (∞).
- Karakteristik kerja stabil terhadap perubahan suhu.
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
Gerbang AND IC 4081 merupakan gerbang logika yang membutuhkan dua atau lebih masukan (input) untuk menghasilkan satu keluaran (output). Keluaran akan bernilai logika 1 apabila seluruh masukan bernilai logika 1. Sebaliknya, keluaran akan bernilai logika 0 jika terdapat salah satu masukan yang bernilai logika 0.
Konfigurasi pin:
- Pin 7 berfungsi sebagai catu daya negatif (GND).
- Pin 14 berfungsi sebagai catu daya positif (VDD).
- Pin 1 & 2, 5 & 6, 8 & 9, serta 12 & 13 merupakan pin masukan gerbang.
- Pin 3, 4, 10, dan 11 merupakan pin keluaran gerbang.
Spesifikasi:
- Tegangan catu daya: 3 V – 15 V.
- Jenis fungsi: Quad 2-Input AND Gate.
- Waktu tunda propagasi (Propagation Delay): 55 ns.
- Level tegangan input/output: CMOS.
- Tipe kemasan: DIP 14-pin.
IC 74247 adalah sebuah IC decoder BCD ke 7-segmen berbasis TTL yang berfungsi mengonversi kode BCD (Binary Coded Decimal) menjadi sinyal keluaran yang sesuai untuk mengendalikan tampilan 7-segmen. IC ini bekerja pada tegangan TTL sebesar +5 V DC dan banyak digunakan untuk menampilkan angka desimal pada display 7-segmen.
Apabila sensor getaran (vibration sensor) dan sensor api (flame sensor) tidak mendeteksi getaran maupun percikan api, maka kedua sensor berada pada kondisi logika 0. Keluaran sensor sebesar 0–0,5 V akan diteruskan ke pin A dan pin B IC 74247 sehingga seven segment menampilkan angka 0 sebagai indikator bahwa tidak ada kondisi yang terdeteksi.
Apabila sensor getaran mendeteksi adanya getaran, maka sensor akan berlogika 1. Tegangan keluaran sebesar 5 V diteruskan ke pin A IC 74247 sehingga seven segment menampilkan angka 1 sebagai tanda sensor getaran aktif. Selain itu, tegangan keluaran sensor juga masuk ke gerbang AND yang menghasilkan logika 1 pada keluarannya. Sinyal tersebut diteruskan melalui resistor ke basis transistor dengan tegangan sekitar 0,87 V sehingga transistor aktif. Saat transistor Q1 aktif, arus mengalir dari baterai ke relay sehingga relay bekerja dan kontak berpindah posisi. Kondisi ini menyebabkan arus mengalir ke motor sehingga LED menyala sebagai indikator sistem aktif.
Apabila sensor api mendeteksi adanya percikan api, maka sensor akan menghasilkan logika 1. Tegangan keluaran sebesar 5 V diteruskan ke pin B IC 74247 sehingga seven segment menampilkan angka 2 sebagai tanda sensor api aktif. Tegangan keluaran sensor juga diteruskan ke gerbang AND dan menghasilkan logika 1 pada keluaran. Sinyal ini melewati resistor dan memberikan tegangan sekitar 0,87 V ke basis transistor sehingga transistor Q2 aktif. Akibatnya relay bekerja dan kontak relay berpindah posisi. Arus kemudian mengalir ke buzzer sehingga buzzer berbunyi sebagai peringatan adanya percikan api.
Apabila sensor getaran dan sensor api sama-sama aktif, maka keluaran kedua sensor diteruskan ke pin A dan pin B IC 74247 sehingga seven segment menampilkan angka 3 sebagai indikator bahwa kedua sensor mendeteksi kondisi tertentu. Tegangan keluaran dari kedua sensor juga diteruskan ke gerbang AND U2 dan U3, kemudian mengaktifkan transistor Q1 dan Q2. Relay menjadi aktif dan kontak relay berpindah posisi sehingga arus dapat mengalir ke motor dan buzzer. Akibatnya LED menyala dan buzzer berbunyi secara bersamaan.
Apabila sensor PIR mendeteksi pergerakan seseorang yang akan keluar ruangan, maka sensor akan berlogika 1. Tegangan dari keluaran sensor diteruskan ke rangkaian op-amp yang memberikan penguatan sebesar dua kali. Setelah melewati resistor, tegangan sekitar 0,87 V diberikan ke basis transistor sehingga transistor aktif. Kondisi ini menyebabkan relay bekerja dan menutup kontak rangkaian. Arus dari baterai kemudian mengalir ke motor sehingga motor bergerak yang menandakan pintu terbuka. Selain itu, arus juga mengalir dari kolektor ke emitor transistor menuju ground sebagai jalur arus rangkaian.
Dalam suatu ruangan, kondisi berbahaya seperti terjadinya getaran atau gempa bumi dan munculnya percikan api dapat menimbulkan risiko terhadap keselamatan manusia maupun peralatan yang berada di dalam ruangan. Apabila kondisi tersebut tidak terdeteksi dengan cepat, dampak yang ditimbulkan dapat menjadi semakin besar. Oleh karena itu, diperlukan suatu sistem otomatis yang mampu mendeteksi kondisi bahaya dan memberikan respons secara langsung.
Permasalahan utama pada rangkaian ini adalah bagaimana menggabungkan beberapa jenis sensor untuk mendeteksi kondisi lingkungan yang berbeda. Sensor vibration digunakan untuk mendeteksi adanya getaran atau gempa bumi, sedangkan flame sensor digunakan untuk mendeteksi adanya percikan atau nyala api. Selain itu, sensor PIR digunakan untuk mendeteksi keberadaan atau pergerakan manusia di dalam ruangan.
Sinyal yang dihasilkan oleh masing-masing sensor kemudian diproses oleh rangkaian elektronika dan sistem logika digital. Transistor digunakan sebagai sakelar elektronik untuk mengendalikan relay, sedangkan relay berfungsi untuk mengaktifkan berbagai aktuator seperti buzzer, motor, dan indikator lainnya. Dengan demikian, sistem dapat memberikan respons secara otomatis sesuai dengan kondisi yang terdeteksi.
Rangkaian ini juga menggunakan encoder, decoder, dan seven segment untuk memberikan informasi visual mengenai kondisi sensor. Kombinasi sinyal dari sensor diproses sehingga dapat menghasilkan suatu kode tertentu, kemudian decoder mengubah kode tersebut menjadi sinyal yang dapat ditampilkan pada seven segment. Dengan adanya tampilan tersebut, pengguna dapat mengetahui kondisi sistem secara lebih mudah.
Dengan demikian, permasalahan yang harus diselesaikan dalam perancangan rangkaian ini adalah bagaimana mengintegrasikan sensor vibration, flame sensor, sensor PIR, rangkaian pengondisi sinyal, transistor, relay, encoder, decoder, seven segment, dan berbagai aktuator sehingga mampu membentuk sebuah sistem pendeteksi bahaya otomatis yang dapat mendeteksi getaran, percikan api, dan keberadaan manusia serta memberikan respons yang sesuai terhadap setiap kondisi.
7. Soal Latihan dan Jawaban
1. Jelaskan fungsi sensor vibration dan flame sensor pada rangkaian pendeteksi bahaya serta respons yang dihasilkan ketika masing-masing sensor aktif!
Jawaban:
Sensor vibration berfungsi untuk mendeteksi adanya getaran yang dapat digunakan sebagai representasi terjadinya gempa bumi. Ketika getaran terdeteksi, sensor menghasilkan perubahan sinyal keluaran yang kemudian diteruskan menuju rangkaian kontrol. Sinyal tersebut dapat mengaktifkan transistor dan relay sehingga indikator peringatan gempa bekerja.
Sementara itu, flame sensor berfungsi untuk mendeteksi adanya percikan atau nyala api berdasarkan pancaran cahaya inframerah yang dihasilkan oleh api. Ketika api terdeteksi, keluaran sensor berubah menjadi kondisi aktif dan diteruskan menuju rangkaian kontrol untuk mengaktifkan sistem peringatan, seperti buzzer, serta aktuator lain seperti pompa air apabila digunakan dalam sistem pemadaman otomatis.
2. Jika sensor vibration dan flame sensor digunakan untuk menentukan jumlah kondisi bahaya yang aktif, tentukan tampilan seven segment untuk setiap kemungkinan kondisi kedua sensor tersebut!
Jawaban:
| Sensor Vibration | Flame Sensor | Jumlah Sensor Aktif | Tampilan Seven Segment |
|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 | 1 |
| 1 | 1 | 2 | 2 |
Apabila kedua sensor tidak aktif, maka tidak terdapat kondisi bahaya yang terdeteksi sehingga seven segment menampilkan angka 0.
Apabila hanya flame sensor yang aktif, maka terdapat satu kondisi bahaya yang terdeteksi sehingga seven segment menampilkan angka 1.
Apabila hanya sensor vibration yang aktif, maka juga terdapat satu kondisi bahaya yang terdeteksi sehingga seven segment menampilkan angka 1.
Apabila sensor vibration dan flame sensor aktif secara bersamaan, maka terdapat dua kondisi bahaya yang terdeteksi sehingga seven segment menampilkan angka 2.
3. Jelaskan fungsi encoder, decoder, dan seven segment dalam rangkaian pendeteksi getaran dan percikan api!
Jawaban:
Encoder berfungsi untuk mengubah beberapa kondisi masukan menjadi suatu kode biner tertentu. Dalam rangkaian ini, sinyal yang berasal dari sensor diproses sehingga menghasilkan kode biner yang mewakili kondisi sensor yang sedang aktif.
Selanjutnya, kode biner tersebut diteruskan menuju decoder. Decoder berfungsi untuk menerjemahkan kode biner menjadi kombinasi keluaran yang sesuai agar dapat mengendalikan segmen-segmen pada seven segment.
Seven segment kemudian berfungsi sebagai indikator visual yang menampilkan angka berdasarkan hasil pengolahan kondisi sensor. Dengan demikian, pengguna dapat mengetahui jumlah atau kondisi bahaya yang sedang terdeteksi melalui angka yang ditampilkan pada seven segment.
Secara keseluruhan, encoder bertugas mengubah kondisi input menjadi kode biner, decoder bertugas menerjemahkan kode biner menjadi sinyal keluaran, sedangkan seven segment bertugas menampilkan hasil tersebut dalam bentuk angka yang mudah dibaca oleh pengguna.
- Prosedur
- 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.
Rangkaian Percobaan
Prinsip Kerja
- Download Simulasi
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 Simulasi
Rangkaian klik
disini
.png)
Komentar
Posting Komentar