Aplikasi Rangkaian Aritmetik dan atau Memori

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan bahan

4. Dasar Teori

5. Prinsip Kerja

6. Problem

7. Soal Latihan

8. Percobaan

9. Download File

 

1. Pendahuluan (kembali)

            Kemajuan teknologi digital telah mendorong lahirnya berbagai inovasi yang mempermudah aktivitas sehari-hari, termasuk dalam bidang otomasi rumah tangga. Salah satu penerapannya adalah sistem kamar mandi otomatis yang dirancang untuk meningkatkan kenyamanan, kebersihan, dan efisiensi penggunaan fasilitas rumah. Aplikasi ini memanfaatkan rangkaian logika digital dan sensor untuk mengendalikan berbagai fungsi kamar mandi secara otomatis.

Pada sistem yang dirancang, beberapa fungsi seperti pencahayaan, pengisian air, dan sistem pembuangan dapat bekerja secara otomatis berdasarkan kondisi yang terdeteksi oleh sensor. Data yang diterima dari sensor akan diproses oleh rangkaian logika digital sehingga sistem dapat mengambil keputusan dan mengaktifkan perangkat yang diperlukan sesuai kondisi yang terjadi.

Pengembangan sistem ini bertujuan untuk memberikan kemudahan bagi pengguna sekaligus meningkatkan efisiensi penggunaan air dan energi listrik. Selain itu, otomatisasi yang diterapkan juga membantu menjaga kebersihan dan mengurangi interaksi langsung dengan berbagai fasilitas di kamar mandi.

Melalui proyek Kamar Mandi Otomatis ini, konsep dasar sistem digital seperti logika gerbang, operasi aritmatika digital, dan sistem kontrol dapat diterapkan dalam sebuah aplikasi nyata. Dengan demikian, proyek ini menjadi salah satu contoh implementasi teknologi digital yang mendukung pengembangan konsep rumah pintar (smart home).

2. Tujuan (kembali)

• Untuk memenuhi tugas Sistem Digital yang diberikan oleh Bapak Dr. Darwison, M.T.
• Mengetahui komponen-komponen yang digunakan dalam pembuatan rangkaian Kamar Mandi Otomatis berbasis sistem digital.
• Mengetahui bentuk rangkaian serta mensimulasikan cara kerja Kamar Mandi Otomatis menggunakan software Proteus.

3. Alat dan Bahan (kembali)

1. Battery

Komponen yang digunakan pada rangkaian ini memiliki fitur pengaturan arus masukan secara otomatis sehingga dapat bekerja dengan berbagai sumber daya, seperti port USB maupun adaptor AC/DC. Selain itu, komponen ini mampu mendeteksi sumber daya yang digunakan dan melakukan pemilihan sumber secara otomatis untuk menjaga kestabilan proses pengisian. Tegangan masukan yang didukung berada pada rentang 4,35 V hingga 6,0 V dengan toleransi hingga 18 V saat tidak beroperasi. Komponen ini juga memiliki tingkat akurasi yang tinggi dalam mengatur tegangan pengisian serta mendukung pengaturan parameter secara digital melalui antarmuka I2C. Dengan fitur-fitur tersebut, komponen ini dapat digunakan untuk menghasilkan proses pengisian baterai yang lebih aman, stabil, dan efisien.

2. Voltmeter

3. Power Suply

Spesifikasi:

• Tegangan masukan: 5 V – 12 V.

• Tegangan keluaran: 5 V.

• Arus keluaran maksimum: 3 A.

• Daya keluaran maksimum: 15 W.

• Efisiensi konversi: hingga 96%.

4. Generator DC

5. Sensor infrared

6. Sensor Pir

Spesifikasi:

• Tegangan masukan: DC 4,5–20 V.

• Arus diam: sekitar 50 µA.

• Output akan berlogika tinggi saat gerakan terdeteksi.

• Sudut deteksi: 110°.

• Jarak deteksi maksimum: 6–7 meter.

• Pengaturan trigger: H (aktif) dan L (nonaktif).

 

7. Transistor NPN BC547

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).

8. Resistor

Features

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

9. Sensor Touch

Spesifikasi:

• Menggunakan sensor sentuh kapasitif TTP223.

• Dilengkapi indikator level pada modul.

• Tegangan kerja: 2,0 V – 5,5 V.

• Dimensi PCB: 29 mm × 16 mm.

10. Sensor Rain

Pin Configuration

         1. VCC: 5V DC 

          2. GND: ground 

          3. Vout

  Spesifikasi Rain Sensor

• Operating voltage ranges from 3.3 to 5V
• The operating current is 15 mA
• The sensing pad size is 5cm x 4 cm with a nickel plate on one face.
• Comparator chip is LM393
• Output types are AO (Analog o/p voltage) & DO (Digital switching voltage)
• The length & width of PCB module 3.2cm x 1.4cm
• Sensitivity is modifiable through Trimpot
• Red/Green LED lights indicators for Power & Output

11. 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:

12. Dioda (1N4007)

13. Kabel

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.

14. OP-AMP

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.

15. 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

16. LED

17. 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

18. 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  

19. Gerbang Logika AND (IC 4081)

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.

20. Seven Segment

Layar tujuh segmen merupakan perangkat tampilan elektronik yang digunakan untuk menampilkan angka desimal. Perangkat ini menjadi alternatif yang lebih sederhana dibandingkan layar dot-matrix dan banyak diterapkan pada jam digital, kalkulator, alat ukur elektronik, serta berbagai perangkat lain yang memerlukan tampilan data numerik.

21. Decoder (IC 74247)

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.

22.  IC 74LS139 (Demux)

23. Gerbang XOR

24. Gerbang NOT

4. Dasar Teori (kembali)

Battery

Baterai atau elemen kering adalah salah satu alat listrik yang berfungsi sebagai penyimpan energi listrik dan mengeluarkan tegangan dalam bentuk listrik (sebagai sumber tegangan). Simbol baterai pada suatu rangkaian listrik dengan tegangan DC atau rangkaian elektronika :

Pada umumnya baterai terdiri dari tiga komponen yang penting yaitu :

1. Batang karbon (C) sebagai anode (kutub positif baterai).
2. Seng (Zn) sebagai katode (kutub negatif baterai)
3. Amonium dioksida (NH4CI) sebagai larutan elektrolit (penghantar)

Terdapat dua jenis baterai yaitu :

1. Baterai Primer 

Baterai adalah baterai yang hanya dapat digunakan sekali, menggunakan reaksi kimia yang tidak dapat dibalik (irreversible reaction).  pada umumnya dijual adalah baterai yang bertegangan listrik 1,5 volt.

2. Baterai Sekunder

Baterai sekunder atau biasanya disebut rechargeable battery adalah baterai yang dapat di isi ulang menggunakan reaksi kimia yang bersifat dapat dibalik (reversible reaction) biasanya digunakan pada telepon genggam.

Adapun salah satu persamaan menghitung tegangan adalah :

P = V x I

Keterangan :

P  = Daya (W)

V = Tegangan yang terukur (V)

I   = Arus yang terukur (I)

    2. Sensor Infrared

  

Infrared (IR) detektor atau sensor infra merah adalah komponen elektronika yang dapat mengidentifikasi cahaya infra merah (infra red, IR). Sensor infra merah atau detektor infra merah saat ini ada yang dibuat khusus dalam satu modul dan dinamakan sebagai IR Detector Photomodules. IR Detector Photomodules merupakan sebuah chip detektor inframerah digital yang di dalamnya terdapat fotodiode dan penguat (amplifier).

Sensor infared terdiri dari led infrared sebagai pemancar sedangkan pada bagian penerima biasanya terdapat foto transistor, fotodioda, atau inframerah modul yang berfungsi untuk menerima sinar inframerah yang dikirimkan oleh pemancar.

Prinsip Kerja Sensor Infrared

Ketika pemancar IR memancarkan radiasi, ia mencapai objek dan beberapa radiasi memantulkan kembali ke penerima IR. Berdasarkan intensitas penerimaan oleh penerima IR, output dari sensor ditentukan.

Prinsip kerja rangkaian sensor infrared berdasarkan pada gambar 2. Adalah ketika cahaya infra merah diterima oleh fototransistor maka basis fototransistor akan mengubah energi cahaya infra merah menjadi arus listrik sehingga basis akan berubah seperti saklar (swith closed) atau fototransistor akan aktif (low) secara sesaat seperti gambar 3:

Grafik Respon Sensor Infrared

Grafik menunjukkan hubungan antara resistansi dan jarak potensial untuk sensitivitas rentang antara pemancar dan penerima inframerah. Resistor yang digunakan pada sensor mempengaruhi intensitas cahaya inframerah keluar dari pemancar. Semakin tinggi resistansi yang digunakan, semakin pendek jarak IR Receiver yang mampu mendeteksi sinar IR yang dipancarkan dari IR Transmitter karena intensitas cahaya yang lebih rendah dari IR Transmitter. Sementara semakin rendah resistansi yang digunakan, semakin jauh jarak IR Receiver mampu mendeteksi sinar IR yang dipancarkan dari IR Transmitter karena intensitas cahaya yang lebih tinggi dari IR Transmitter.

3. Sensor PIR

Sensor PIR atau disebut juga dengan Passive Infra Red merupakan sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah dari suatu object. Sesuai dengan namanya sensor PIR bersifat pasif, yang berarti sensor ini tidak memancarkan sinar infra merah melainkan hanya dapat menerima radiasi sinar infra merah dari luar. Sensor PIR terdiri dari beberapa bagian yaitu :

• Fresnel Lens -->Lensa Fresnel pertama kali digunakan pada tahun 1980an. Digunakan sebagai lensa yang memfokuskan sinar pada lampu mercusuar. Penggunaan paling luas pada lensa Fresnel adalah pada lampu depan mobil, di mana mereka membiarkan berkas parallel secara kasar dari pemantul parabola dibentuk untuk memenuhi persyaratan pola sorotan utama. 
• IR Filter -->IR Filter dimodul sensor PIR ini mampu menyaring panjang gelombang sinar infrared pasif antara 8 sampai 14 mikrometer, sehingga panjang gelombang yang dihasilkan dari tubuh manusia yang berkisar antara 9 sampai 10 mikrometer ini saja yang dapat dideteksi oleh sensor. Sehingga Sensor PIR hanya bereaksi pada tubuh manusia saja.
• Pyroelectric Sensor -->Seperti tubuh manusia yang memiliki suhu tubuh kira-kira 32 derajat celcius, yang merupakan suhu panas yang khas yang terdapat pada lingkungan. Pancaran sinar inframerah inilah yang kemudian ditangkap oleh Pyroelectric sensor yang merupakan inti dari sensor PIR ini sehingga menyebabkan Pyroelectic sensor yang terdiri dari galium nitrida, caesium nitrat dan litium tantalate menghasilkan arus listrik.
• Amplifier -->Sebuah sirkuit amplifier yang ada menguatkan arus yang masuk pada material pyroelectric.
• Komparator-->Setelah dikuatkan oleh amplifier kemudian arus dibandingkan oleh komparator sehingga mengahasilkan output.

Blok Diagram sensor PIR

 

Sensor PIR memiliki jangkauan jarak yang bervariasi, tergantung karakteristik sensor. Proses penginderaan sensor PIR dapat digambarkan sebagai berikut:

 

Jangkauan Sensor PIR

Pada umumnya sensor PIR memiliki jangkauan pembacaan efektif hingga 5 meter, dan sensor ini sangat efektif digunakan sebagai human detector.

    4. Sensor Touch

Touch Sensor atau Sensor Sentuh adalah sensor elektronik yang dapat mendeteksi sentuhan. Sensor Sentuh ini pada dasarnya beroperasi sebagai sakelar apabila disentuh, seperti sakelar pada lampu, layar sentuh ponsel dan lain sebagainya. Sensor Sentuh ini dikenal juga sebagai Sensor Taktil (Tactile Sensor). Seiring dengan perkembangan teknologi, sensor sentuh ini semakin banyak digunakan dan telah menggeser peranan sakelar mekanik pada perangkat-perangkat elektronik.

Berdasarkan fungsinya, Sensor Sentuh dapat dibedakan menjadi dua jenis utama yaitu Sensor Kapasitif dan Sensor Resistif. Sensor Kapasitif atau Capacitive Sensor bekerja dengan mengukur kapasitansi sedangkan sensor Resistif bekerja dengan mengukur tekanan yang diberikan pada permukaannya.

1) Sensor Kapasitif

Sensor sentuh Kapasitif merupakan sensor sentuh yang sangat populer pada saat ini, hal ini dikarenakan Sensor Kapasitif lebih kuat, tahan lama dan mudah digunakan serta harga yang relatif lebih murah dari sensor resistif. Ponsel-ponsel pintar saat ini telah banyak yang menggunakan teknologi ini karena juga menghasilkan respon yang lebih akurat. 

Berbeda dengan Sensor Resistif yang menggunakan tekanan tertentu untuk merasakan perubahan pada permukaan layar, Sensor Kapasitif memanfaatkan sifat konduktif alami pada tubuh manusia untuk mendeteksi perubahan layar sentuhnya. Layar sentuh sensor kapasitif ini terbuat dari bahan konduktif (biasanya Indium Tin Oxide atau disingkat dengan ITO) yang dilapisi oleh kaca tipis dan hanya bisa disentuh oleh jari manusia atau stylus khusus ataupun sarung khusus yang memiliki sifat konduktif.

Pada saat jari menyentuh layar, akan terjadi perubahaan medan listrik pada layar sentuh tersebut dan kemudian di respon oleh processor untuk membaca pergerakan jari tangan tersebut. Jadi perlu diperhatikan bahwa sentuhan kita tidak akan di respon oleh layar sensor kapasitif ini apabila kita menggunakan bahan-bahan non-konduktif sebagai perantara jari tangan dan layar sentuh tersebut.

2) Sensor Resistif

Tidak seperti sensor sentuh kapasitif, sensor sentuh resistif ini tidak tergantung pada sifat listrik yang terjadi pada konduktivitas pelat logam. Sensor Resistif bekerja dengan mengukur tekanan yang diberikan pada permukaannya. Karena tidak perlu mengukur perbedaan kapasitansi, sensor sentuh resistif ini dapat beroperasi pada bahan non-konduktif seperti pena, stylus atau jari di dalam sarung tangan.

Sensor sentuh resistif terdiri dari dua lapisan konduktif yang dipisahkan oleh jarak atau celah yang sangat kecil. Dua lapisan konduktif (lapisan atas dan lapisan bawah) ini pada dasarnya terbuat dari sebuah film. Film-film umumnya dilapisi oleh Indium Tin Oxide yang merupakan konduktor listrik yang baik dan juga transparan (bening).

Cara kerjanya hampir sama dengan sebuah sakelar, pada saat film lapisan atas mendapatkan tekanan tertentu baik dengan jari maupun stylus, maka film lapisan atas akan bersentuhan dengan film lapisan bawah sehingga menimbulkan aliran listrik pada titik koordinat tertentu layar tersebut dan memberikan signal ke prosesor untuk melakukan proses selanjutnya.

Grafik respon:

    5. Sensor Rain

Sensor hujan adalah jenis sensor yang berfungsi untuk mendeteksi terjadinya hujan atau tidak, yang dapat difungsikan  dalam segala macam aplikasi dalam kehidupan sehari – hari. Prinsip kerja dari sensor ini yaitu pada saat ada air hujan turun dan mengenai panel sensor maka akan terjadi proses elektrolisasi oleh air hujan. Dan karena air hujan termasuk dalam golongan cairan elektrolit yang dimana cairan tersebut akan menghantarkan arus listrik.

Pada sensor hujan ini terdapat ic komparator yang dimana output dari sensor ini dapat berupa logika high dan low (on atau off). Serta pada modul sensor ini terdapat output yang berupa tegangan pula.  Sensor hujan juga mampu mengatur kecepatan wiper saat menyeka air hujan di kaca mobil, mulai dari posisi low, intermittent, hingga high speed. Pengaturan tersebut tergantung dari curah hujan yang menerpa kaca mobil.

Komponen Sensor Hujan

1. Sensor hujan bermaterial dari FR-04 dengan dimensi 5 centimeter (cm) x 4 cm berlapis nikel.
2. Lapisan modul pada sensor mempunyai sigar oksidasi sehingga tahan terhadap korosi.
3. IC komputer.
4. Terdapat potensiometer yang berfungsi mengatur sensifitas sensor.
5. Dua output digital dan analog.

    6. Resistor

Simbol :

Resistor adalah komponen Elektronika Pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika (V=I R).

Jenis Resistor yang digunakan disini adalah Fixed Resistor, dimana merupakan resistor dengan nilai tetap terdiri dari film tipis karbon yang diendapkan subtrat isolator kemudian dipotong berbentuk spiral. Keuntungan jenis fixed resistor ini dapat menghasilkan resistor dengan toleransi yang lebih rendah.

Cara menghitung nilai resistor:

Tabel warna

Contoh :

Gelang ke 1 : Coklat = 1

Gelang ke 2 : Hitam = 0

Gelang ke 3 : Hijau   = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105

Gelang ke 4 : Perak  = Toleransi 10%

Maka nilai resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.

    

7. 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.

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.

    

8. 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 :

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

   9. 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.

    10.  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 :

1. 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.
2. 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.
3. Gerbang NOT : Fungsi Gerbang NOT adalah sebagai Inverter (pembalik). Nilai output akan berlawanan dengan inputnya.
4. 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.
5. 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.
6. 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.
7. 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. 

11. 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 :

1. Masukan non-pembalik (Non-Inverting) +
2. Masukan pembalik (Inverting) –
3. Keluaran Vout
4. Catu daya positif +V
5. 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.

  Spesifikasi :

Respons karakteristik kurva I-O:

  12. 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)

    13. 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).

    14. 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.

15. 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

16. 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

17. 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.

    18. IC 74LS139 (Demux)

Demultiplekser adalah suatu piranti untuk memilih satu keluaran dari beberapa keluaran yang tersedia. Demultiplekser identik dengan saklar putar (rotary) satu kutub banyak posisi. IC 74LS139 merupakan salah satu jenis Demux yang terdiri dari 6 input dan  8 output. IC ini dirancang untuk kecepatan tinggi seperti memory demux dan sistem transmisi data.

IC 74LS139 mempunyai kaki yang terdiri dari :

Kaki 1,2,3 : merupakan kaki input select A,B,C

Kaki 4,5,6 : merupakan kaki input enable G1,G2,G3 atau G1,dan G2note1

Kaki 8 : merupakan ground

Kaki 7,8,9,10,11,12, 13,14,15 : merupakan output

Kaki 16 : merupakan VCC.

Konfigurasi PIN 74LS139

 

Tabel Kebenaran IC 74LS139

 19. Gerbang XOR

X-OR merupakan gerbang OR yang bersifat exlusif, di mana keluarannya akan nol jika masukannya bernilai sama, dan jika salah satu masukannya berbeda maka keluarannya akan bernilai 1.

Tabel 1.6 Tabel Kebenaran Logika X-OR

    20. Gerbang NOT

Gerbang NOT merupakan gerbang di maan keluarannya akan selalu berlawanan dengan masukannya. Bila pada masukan diberikan tegangan, maka transistor akan jenuh dan keluaran bertegangan nol. Sedangkan bila pada masukannya diberi tegangan tertentu, maka transistor akan cut off, sehingga keluaran akan bertegangan tidak nol.

Gambar  (a) Rangkaian dasar gerbang NOT (b) Simbol Gerbang NOT

Tabel 1.3 Tabel Kebenaran Logika NOT

21. Power Supply

Power Supply adalah salah satu hardware di dalam perangkat komputer yang berperan untuk memberikan suplai daya. Biasanya komponen power supplay ini bisa ditemukan pada chasing komputer dan berbentuk persegi.

Pada dasarnya Power Supply membutuhkan sumber listrik yang kemudian diubah menjadi energi yang menggerakkan perangkat elektronik. Sistem kerjanya cukup sederhana yakni dengan mengubah daya 120V ke dalam bentuk aliran dengan daya yang sesuai kebutuhan komponen-komponen tersebut. Sesuai dengan pengertian power supply pada komputer, maka fungsi utamanya adalah untuk mengubah arus AC menjadi arus DC yang kemudian diubah menjadi daya atau energi yang dibutuhkan komponen-komponen pada komputer seperti motherboard, CD Room, Hardisk, dan komponen lainnya.

22. Dioda

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.Dioda memiliki simbol sebagai berikut :

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. Kondisi 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. Elektron-elektron tersebut akan menempati suatu tempat di sisi p yang disebut dengan holes. Pergerakan elektron-elektron tersebut akan meninggalkan ion positif di sisi n, dan holes yang terisi dengan elektron akan menimbulkan ion negatif di sisi p. Ion-ion tidak bergerak ini akan membentuk medan listrik statis yang menjadi penghalang pergerakan elektron pada dioda

B. Kondisi tegangan positif (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. Hilangnya penghalang-penghalang tersebut akan memungkinkan pergerakan elektron di dalam dioda, sehingga arus listrik dapat mengalir seperti pada rangkaian tertutup

C. Kondisi tegangan negatif (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. Pemberian tegangan negatif akan membuat ion-ion negatif tertarik ke sisi katoda (n-type) yang diberi tegangan positif, dan ion-ion positif tertarik ke sisi anoda (p-type) yang diberi tegangan negatif. Pergerakan ion-ion tersebut searah dengan medan listrik statis yang menghalangi pergerakan elektron, sehingga penghalang tersebut akan semakin tebal oleh ion-ion. Akibatnya, listrik tidak dapat mengalir melalui dioda dan rangkaian diibaratkan menjadi rangkaian terbuka.

5. Prinsip Kerja [kembali]

Rangkaian Kamar Mandi Otomatis bekerja dengan memanfaatkan beberapa

sensor untuk mendeteksi keberadaan pengguna, penggunaan shower, percikan air,dan sentuhan pada kran. Setiap sensor menghasilkan sinyal yang kemudiandiproses oleh rangkaian penguat, transistor, dan relay untuk mengaktifkanaktuator secara otomatis sesuai dengan kondisi yang terdeteksi.

Pada bagian pintu masuk, sensor PIR diletakkan di dinding dekatpintu untuk mendeteksi keberadaan atau pergerakan seseorang yang memasuki kamarmandi. Ketika seseorang terdeteksi, sensor PIR menghasilkan sinyal keluaranang diteruskan ke rangkaian voltage follower. Rangkaian ini berfungsisebagai buffer agar sinyal sensor tetap stabil sebelum diberikan ke transistor.Selanjutnya, transistor bekerja sebagai sakelar elektronik yang mengaktifkanrelay sehingga pintu dapat terbuka dan lampu kamar mandi menyala secaraotomatis.

Pada area shower, digunakan sensor infrared yang ditempatkan didinding dekat shower untuk mendeteksi keberadaan seseorang yang akanmenggunakan shower. Ketika pengguna terdeteksi, keluaran sensor mengaktifkantransistor melalui rangkaian emitter stabil bias. Transistor kemudianmengaktifkan relay sehingga shower dapat bekerja secara otomatis. Ketikapengguna tidak lagi terdeteksi, keluaran sensor kembali ke kondisi awal sehingga relay dan shower dapat dinonaktifkan.

Selain itu, padabagian bawah area shower dipasang rain sensor untuk mendeteksi adanya percikan air. Ketika air mengenai permukaan sensor, nilai keluaransensor berubah dan diteruskan menuju rangkaian non-inverting amplifieruntuk memperkuat sinyal. Sinyal tersebut selanjutnya mengaktifkan transistordan relay sehingga tirai penutup shower dapat bekerja secara otomatis.Dengan demikian, ketika shower digunakan dan percikan air terdeteksi, tiraidapat menutup untuk mencegah air menyebar ke bagian lain kamar mandi.

Pada bagian kran pengisi bak mandi digunakan touch sensor yangditempatkan di dinding dekat kran. Ketika pengguna menyentuh sensor, sinyalkeluaran diteruskan ke rangkaian voltage follower, kemudian menujutransistor yang bekerja sebagai sakelar. Transistor akan mengaktifkan relaysehingga kran air dapat terbuka secara otomatis. Ketika sistem kembalike kondisi tidak aktif, relay akan kembali ke posisi semula dan aliran air dapat dihentikan.Rangkaian ini juga menggunakan aritmetik full adder, decoder, dan seven

segment untuk menunjukkan jumlah kondisi sensor tertentu yang sedang aktif.Berdasarkan rangkaian, sinyal dari sensor infrared dan rain sensordiproses oleh full adder untuk melakukan operasi penjumlahan logika. Hasilpenjumlahan kemudian diteruskan ke decoder agar dapat ditampilkan dalam bentukangka pada seven segment. Jika tidak ada sensor yang aktif, seven segmentmenampilkan angka 0. Jika hanya salah satu sensor aktif, seven segmentmenampilkan angka 1. Jika kedua sensor aktif secara bersamaan, seven segment menampilkan angka 2.

Secara keseluruhan, prinsip kerja rangkaian ini adalah menerima masukandari beberapa sensor, mengolah sinyal melalui rangkaian pengondisi sinyal danlogika digital, kemudian secara otomatis mengendalikan pintu, lampu kamarmandi, shower, tirai penutup, kran air, serta tampilan seven segment.Dengan sistem ini, berbagai fasilitas di dalam kamar mandi dapat bekerja secaraotomatis berdasarkan aktivitas dan kondisi yang terdeteksi oleh masing-masing sensor     

6. Problem

Dalam kehidupan sehari-hari, penggunaan fasilitas kamar mandi secara manual masih memerlukan kontak langsung dengan berbagai perangkat, seperti sakelar lampu, kran air, shower, pintu, dan tirai penutup. Kondisi tersebut dapat mengurangi kenyamanan pengguna serta kurang efisien karena setiap perangkat harus dioperasikan secara manual. Oleh karena itu, diperlukan suatu sistem otomatis yang mampu mendeteksi keberadaan dan aktivitas pengguna serta mengendalikan berbagai fasilitas kamar mandi secara otomatis.

Permasalahan utama dalam perancangan rangkaian ini adalah bagaimana memanfaatkan beberapa jenis sensor untuk mendeteksi kondisi yang berbeda. Sensor PIR digunakan untuk mendeteksi keberadaan atau pergerakan seseorang di dekat pintu masuk, sensor infrared digunakan untuk mendeteksi keberadaan pengguna di area shower, rain sensor digunakan untuk mendeteksi adanya percikan air, sedangkan touch sensor digunakan untuk menerima perintah sentuhan dari pengguna dalam mengoperasikan kran pengisi bak mandi.

Sinyal keluaran dari masing-masing sensor tidak selalu dapat langsung digunakan untuk mengaktifkan beban. Oleh karena itu, diperlukan rangkaian pengondisi sinyal seperti voltage follower dan non-inverting amplifier untuk menjaga kestabilan atau memperkuat sinyal. Selanjutnya, transistor digunakan sebagai sakelar elektronik untuk mengendalikan relay yang berfungsi mengaktifkan berbagai aktuator, seperti lampu kamar mandi, pintu otomatis, shower, tirai penutup, dan kran air.

Selain mengendalikan aktuator, sistem juga harus mampu memberikan informasi mengenai jumlah kondisi sensor tertentu yang sedang aktif. Oleh karena itu, digunakan rangkaian arithmetic full adder untuk melakukan proses penjumlahan logika dari sensor infrared dan rain sensor. Hasil penjumlahan kemudian diteruskan menuju decoder dan ditampilkan melalui seven segment dalam bentuk angka 0, 1, atau 2.

Dengan demikian, permasalahan yang harus diselesaikan dalam perancangan rangkaian ini adalah bagaimana mengintegrasikan berbagai jenis sensor, rangkaian pengondisi sinyal, transistor, relay, full adder, decoder, seven segment, dan aktuator menjadi sebuah sistem kamar mandi otomatis yang dapat bekerja sesuai dengan kondisi dan aktivitas pengguna                                                                    

7. Soal Latihan dan Jawaban

1. Jelaskan fungsi sensor PIR, sensor infrared, rain sensor, dan touch sensor pada rangkaian Kamar Mandi Otomatis!

Jawaban:

Sensor PIR digunakan untuk mendeteksi keberadaan atau pergerakan seseorang di dekat pintu masuk kamar mandi. Ketika seseorang terdeteksi, sensor menghasilkan sinyal yang digunakan untuk mengaktifkan sistem pintu otomatis dan lampu kamar mandi.

Sensor infrared digunakan untuk mendeteksi keberadaan seseorang di area shower. Ketika pengguna berada di dekat shower, sensor menghasilkan sinyal aktif yang selanjutnya diproses oleh rangkaian untuk mengaktifkan shower secara otomatis.

Rain sensor digunakan untuk mendeteksi adanya percikan air pada area shower. Ketika permukaan sensor terkena air, kondisi keluarannya berubah dan digunakan untuk mengaktifkan tirai penutup secara otomatis.

Touch sensor digunakan untuk mendeteksi sentuhan pengguna di dekat kran pengisi bak mandi. Ketika sensor disentuh, sinyal keluarannya diteruskan ke rangkaian kontrol sehingga relay aktif dan kran air dapat bekerja secara otomatis.

2. Jika sensor infrared dan rain sensor digunakan sebagai dua input pada rangkaian arithmetic full adder, tentukan angka yang ditampilkan pada seven segment untuk setiap kemungkinan kondisi kedua sensor tersebut!

Jawaban:

Kondisi kedua sensor dapat dituliskan dalam tabel berikut:

Sensor Infrared	Rain 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:

0 + 0 = 0

Sehingga seven segment menampilkan angka 0.

Apabila hanya rain sensor yang aktif, maka:

0 + 1 = 1

Sehingga seven segment menampilkan angka 1.

Apabila hanya sensor infrared yang aktif, maka:

1 + 0 = 1

Sehingga seven segment menampilkan angka 1.

Apabila kedua sensor aktif secara bersamaan, maka:

1 + 1 = 10₂ = 2₁₀

Sehingga seven segment menampilkan angka 2.

Dengan demikian, seven segment berfungsi untuk menunjukkan jumlah sensor aktif, yaitu 0 jika tidak ada sensor aktif, 1 jika salah satu sensor aktif, dan 2 jika kedua sensor aktif secara bersamaan.

3. Jelaskan fungsi transistor dan relay dalam mengendalikan aktuator pada rangkaian Kamar Mandi Otomatis!

Jawaban:

Transistor pada rangkaian berfungsi sebagai sakelar elektronik yang dikendalikan oleh sinyal keluaran dari sensor atau rangkaian pengondisi sinyal. Ketika transistor menerima sinyal yang cukup pada terminal basis, transistor akan berada dalam kondisi aktif sehingga memungkinkan arus mengalir melalui kolektor dan emitor.

Arus tersebut kemudian digunakan untuk mengaktifkan kumparan relay. Ketika kumparan relay mendapat arus, kontak relay akan berpindah sehingga dapat menghubungkan sumber daya dengan aktuator yang dikendalikan.

Dalam rangkaian Kamar Mandi Otomatis, relay digunakan untuk mengendalikan beberapa perangkat seperti lampu kamar mandi, pintu otomatis, shower, tirai penutup, dan kran air. Penggunaan transistor dan relay diperlukan karena sinyal keluaran sensor memiliki kemampuan arus yang terbatas dan umumnya tidak cukup untuk mengaktifkan beban secara langsung.

Dengan demikian, transistor berfungsi sebagai pengendali atau driver relay, sedangkan relay berfungsi sebagai sakelar untuk mengaktifkan dan menonaktifkan aktuator berdasarkan kondisi yang terdeteksi oleh sensor.              

8. Percobaan [kembali]

Rangkaian KamarMandi Otomatis bekerja dengan memanfaatkan beberapa sensor untuk mendeteksikeberadaan pengguna, penggunaan shower, percikan air, dan sentuhan pada kran.Setiap sensor menghasilkan sinyal yang kemudian diproses oleh rangkaian penguat, transistor, dan relay untuk mengaktifkan aktuator secara otomatissesuai dengan kondisi yang terdeteksi.

Pada bagianpintu masuk, sensor PIR diletakkan di dinding dekat pintu untuk mendeteksikeberadaan atau pergerakan seseorang yang memasuki kamar mandi. Ketikaseseorang terdeteksi, sensor PIR menghasilkan sinyal keluaran yang diteruskanke rangkaian voltage follower. Rangkaian ini berfungsi sebagai buffer agarsinyal sensor tetap stabil sebelum diberikan ke transistor. Selanjutnya,transistor bekerja sebagai sakelar elektronik yang mengaktifkan relay sehingga pintudapat terbuka dan lampu kamar mandi menyala secara otomatis

Pada areashower, digunakan sensor infrared yang ditempatkan di dinding dekat shower untuk mendeteksi keberadaan seseorang yang akan menggunakan shower. Ketikapengguna terdeteksi, keluaran sensor mengaktifkan transistor melalui rangkaian emitterstabil bias. Transistor kemudian mengaktifkan relay sehingga shower dapatbekerja secara otomatis. Ketika pengguna tidak lagi terdeteksi, keluaran sensorkembali ke kondisi awal sehingga relay dan shower dapat dinonaktifkan.

Selain itu, pada bagian bawah areashower dipasang rain sensor untuk mendeteksi adanya percikan air. Ketikaair mengenai permukaan sensor, nilai keluaran sensor berubah dan diteruskanmenuju rangkaian non-inverting amplifier untuk memperkuat sinyal. Sinyal tersebut selanjutnya mengaktifkan transistor dan relay sehingga tirai penutupshower dapat bekerja secara otomatis. Dengan demikian, ketika shower digunakandan percikan air terdeteksi, tirai dapat menutup untuk mencegah air menyebar kebagian lain kamar mandi.

Pada bagiankran pengisi bak mandi digunakan touch sensor yang ditempatkan di dinding dekatkran. Ketika pengguna menyentuh sensor, sinyal keluaran diteruskan ke rangkaian voltage follower, kemudian menuju transistor yang bekerja sebagai sakelar.Transistor akan mengaktifkan relay sehingga kran air dapat terbuka secaraotomatis. Ketika sistem kembali ke kondisi tidak aktif, relay akan kembali keposisi semula dan aliran air dapat dihentikan.

Rangkaian inijuga menggunakan aritmetik full adder, decoder, dan seven segment untuk menunjukkan jumlah kondisi sensor tertentu yang sedang aktif. Berdasarkanrangkaian, sinyal dari sensor infrared dan rain sensor diproses oleh full adderuntuk melakukan operasi penjumlahan logika. Hasil penjumlahan kemudianditeruskan ke decoder agar dapat ditampilkan dalam bentuk angka pada sevensegment. Jika tidak ada sensor yang aktif, seven segment menampilkan angka 0.Jika hanya salah satu sensor aktif, seven segment menampilkan angka 1. Jikakedua sensor aktif secara bersamaan, seven segment menampilkan angka 2.

Secara keseluruhan, prinsip kerja rangkaian ini adalah menerima masukan dari beberapa

sensor, mengolah sinyal melalui rangkaian pengondisi sinyal dan logika digital,kemudian secara otomatis mengendalikan pintu, lampu kamar mandi, shower, tiraipenutup, kran air, serta tampilan seven segment. Dengan sistem ini, berbagaifasilitas di dalam kamar mandi dapat bekerja secara otomatis berdasarkanaktivitas dan kondisi yang terdeteksi oleh masing-masing sensor.

• Rangkaian Aplikasi Rangkaian Aritmetik dan atau Memori

Vidio Percobaan

9. Download File [kembali]

• • 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