Aplikasi Aritmatik

Payung Otomatis di Taman

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Percobaan

5. Video

6. File Download

1. Tujuan  [Kembali]

• Untuk menyelesaikan tugas matkul sistem digital yang diberi oleh bapak Dr. Darwison,M.T.
• Untuk mengetahui cara membuat rangkaian menggunakan aritmatik.

2. Alat dan Bahan [Kembali]

A. Alat

- Instrument

1. DC Voltmeter

    → Spesifikasi Voltmeter:

- Generator

1. Baterai

    → Spesifikasi Baterai:

1. Input voltage: ac 100~240v / dc 10~30v.
2. Output voltage: dc 1~35v.
3. Max. Input current: dc 14a.
4. Charging current: 0.1~10a.
5. Discharging current: 0.1~1.0a.
6. Ukuran: 126x115x49mm.
7. Berat: 460gr.

2. Power Suplai

1. Input voltage: 5V-12V.
2. Output voltage: 5V.
3. Output Current: MAX 3A.
4. Output power:15W.
5. conversion efficiency: 96%.

3. DC Generator

1. Output voltage range: (- 15v) ~ (+ 15v).

B. Bahan

1. Resistor

    → Spesifikasi Resistor:

2. Dioda

    → Spesifikasi Dioda:

3. Transistor

      → Spesifikasi Transistor:

• Bi-Polar Transistor.
• DC Current Gain (hFE) is 800 maximum.
• Continuous Collector current (IC) is 100mA.
• Emitter Base Voltage (VBE) is > 0.6V.
• Base Current(IB) is 5mA maximum.

A. Komponen Input

1. Switch

    → Spesifikasi Switch:

2. Sensor Rain

    → Spesifikasi Sensor Rain:

• Output comparator bersih dengan sinyal bagus lebih dari 15mA.
• Sensitivitas bisa diatur dengan potensiometer Tegangan kerja 3.3V – 5V
• Output: digital (0 dan 1) dan analog (tegangan)
• Dilengkapi lobang baut untuk instalasi
• Ukuran PCB 3.2cm x 1.4cm
• Menggunakan pembanding LM393 comparator yang stabil
• Interface: VCC positif 3-5V, GND ground, DO Digital output (0 dan 1), AO Analog output

3. Sensor Infrared

    

    → Spesifikasi Sensor Infrared:

4. Sensor Touch

Spesifikasi

5. Sensor PIR

Spesifikasi dan konfigurasi sensor PIR : 

Pengatur Sensitivitas : Pengatur tingkat sensitivitas sensor PIR *

Regulator 3VDC : Penstabil tegangan menjadi 3V DC

Dioda Pengaman : Mengamankan sensor jika terjadi salah pengkabelan VCC dengan GND

DC Power : Input tegangan dengan range (3 – 12) VDC (direkekomendasikan menggunakan input 5VDC).

Output Digital : Output digital sensor

Ground : Hubungkan dengan ground (GND)

BISS0001 : IC Sensor PIR

Pengatur Jumper : Untuk mengatur output dari pin digital.

B.  Komponen Output

1. Relay

    → Spesifikasi Relay:

2. Motor

    → Spesifikasi Motor:

3. LED

4. Buzzer

    

    → Spesifikasi Buzzer:

• Rated Voltage : 12V
• DC Operating Voltage : 4 to 8V
• DC Rated Current* : ≤30mA
• Sound Output at 10cm* : ≥85dB
• Resonant Frequency : 2300 ±300Hz
• Tone : Continuous
• Operating Temperature : -25°C to +80°C
• Storage Temperature : -30°C to +85°C
• Weight : 2g
• *Value applying at rated voltage (DC)

5. Ground

    

3. Dasar Teori [Kembali]

1. Resistor

    Secara sederhana, resistor merupakan komponen dasar yang ada pada sistem elektronika. Biasanya, resistor digunakan pada setiap rangkaian elektronik lantaran berfungsi sebagai pengatur dan juga pembatas jumlah arus listrik dalam suatu rangkaian.

    Sebenarnya, cara kerja resistor ini cukup simple, yakni dengan menghambat arus listrik yang mengalir dari salah satu ujung kutub ke ujung kutub yang lainnya. Proses menghambat arus listrik tersebut, biasanya dibarengi dengan nilai hambatan variatif sesuai dengan nilai hambatan yang tertera pada resistor.

    → Cara menentukan nilai dari resistor adalah sebagai berikut:

Tabel Warna Resistor

    Contohnya:

• Gelang / cincin ke - 1 : 100 Ω.
• Gelang / cincin ke - 2 :   00 Ω.
• Gelang / cincin ke - 3 :     5 Ω.
• Gelang / cincin ke - 4 :  10⁵ Ω.
• Gelang / cincin ke - 5 : ±10%.
• Resistansi pada resistor = 105 × 10⁵ Ω (±10%) / = 10,5 ㏁ (±10%)

    Dengan ±10% sebagai nilai dari toleransi dari resistor.

    → Spesifikasi Resistor:

    → Paralel dan Seri resistor:

    

    → Grafik fungsi:

2. Dioda

    Dioda berfungsi sebagai penyearah dalam sebuah rangkaian dimana, dioda memiliki prinsip kerja yang berdasarkan teknologi pertemuan p-n semikonduktor yaitu dapat mengalirkan arus dari sisi tipe-p (Anoda) menuju ke sisi tipe-n (Katoda) tetapi tidak dapat mengalirkan arus ke arah sebaliknya.

    → Spesifikasi Dioda:

    → Jenis Jenis Dioda:

    → Rumus arus zener:

    → Grafik Dioda:

3. Transistor

    Merupakan transistor NPN yang memiliki fungsi sebagai switch agar relay aktif yang membuat sebuah rangkaian loop pada motor ataupun komponen outpun lainnya. kita menggunakan self bias dimana self bias adalah ketika power supply langsung masuk masuk ke kaki kolektor tanpa adanya feedback di kaki basis transistor atau kaki emitor 

      → Spesifikasi Transistor:

• Bi-Polar Transistor.
• DC Current Gain (hFE) is 800 maximum.
• Continuous Collector current (IC) is 100mA.
• Emitter Base Voltage (VBE) is > 0.6V.
• Base Current(IB) is 5mA maximum.

    → Rumus Transistor:

    

    → Konfigurasi Transistor:

    Konfigurasi Common Base (Basis Bersama)

    Seperti namanya, yang dimaksud dengan Konfigurasi Common Base (CB) atau Basis Bersama adalah konfigurasi yang kaki Basis-nya di-ground-kan dan digunakan bersama untuk INPUT maupun OUTPUT.  Pada Konfigurasi Common Base, sinyal INPUT dimasukan ke Emitor  dan sinyal OUTPUT-nya diambil dari Kolektor, sedangkan kaki Basis-nya di-ground-kan. Oleh karena itu, Common Base juga sering disebut dengan istilah “Grounded Base”.

    Konfigurasi Common Base ini menghasilkan Penguatan Tegangan antara sinyal INPUT dan sinyal OUTPUT namun tidak menghasilkan penguatan pada arus.

    Konfigurasi Common Collector (Kolektor Bersama)

    Konfigurasi Common Collector (CC) atau Kolektor Bersama memiliki sifat dan fungsi yang berlawan dengan Common Base (Basis Bersama). Kalau pada Common Base menghasilkan penguatan Tegangan tanpa memperkuat Arus, maka Common Collector ini memiliki fungsi yang dapat menghasilkan Penguatan  Arus namun tidak menghasilkan penguatan Tegangan.

    Pada Konfigurasi Common Collector, Input diumpankan ke Basis Transistor sedangkan Outputnya diperoleh dari Emitor Transistor sedangkan Kolektor-nya di-ground-kan dan digunakan bersama untuk INPUT maupun OUTPUT.

    Konfigurasi Kolektor bersama (Common Collector) ini sering disebut juga dengan Pengikut Emitor (Emitter Follower) karena tegangan sinyal Output pada Emitor hampir sama dengan tegangan Input Basis.

    Konfigurasi Common Emitter (Emitor Bersama)

    Konfigurasi Common Emitter (CE) atau Emitor Bersama merupakan Konfigurasi Transistor yang paling sering digunakan, terutama pada penguat yang membutuhkan penguatan Tegangan dan Arus secara bersamaan. Hal ini dikarenakan Konfigurasi Transistor dengan Common Emitter ini menghasilkan penguatan Tegangan dan Arus antara sinyal Input dan sinyal Output.

  Common Emitter adalah konfigurasi Transistor dimana kaki Emitor Transistor di-ground-kan dan dipergunakan bersama untuk INPUT dan OUTPUT. Pada Konfigurasi Common Emitter ini, sinyal INPUT dimasukan ke Basis dan sinyal OUTPUT-nya diperoleh dari kaki Kolektor.

4. Sensor Infrared

    Sensor infrared adalah perangkat elektronik, yang memancarkan cahaya dari led dan cahaya diterima oleh photodioda. Sensor ini juga dapat mendeteksi panas serta pergerakan pada benda. Jenis sensor ini hanya mengukur radiasi pancaran. Biasanya benda yang dipancarkan memiliki pengaruh panas yang berbeda terhadap sensor. Sinyal yang dipancarkan oleh transmitter diterima oleh receiver infra red dan kemudian didecodekan sebagai sebuah paket data biner.

Grafik Sensor Infrared

5. 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.

Cara Kerja LED (Light Emitting Diode)

    Seperti dikatakan sebelumnya, LED merupakan keluarga dari Dioda yang terbuat dari Semikonduktor. Cara kerjanya pun hampir sama dengan Dioda yang memiliki dua kutub yaitu kutub Positif (P) dan Kutub Negatif (N). LED hanya akan memancarkan cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias forward) dari Anoda menuju ke Katoda.

    LED terdiri dari sebuah chip semikonduktor yang di doping sehingga menciptakan junction P dan N. Yang dimaksud dengan proses doping dalam semikonduktor adalah proses untuk menambahkan ketidakmurnian (impurity) pada semikonduktor yang murni sehingga menghasilkan karakteristik kelistrikan yang diinginkan. Ketika LED dialiri tegangan maju atau bias forward yaitu dari Anoda (P) menuju ke Katoda (K), Kelebihan Elektron pada N-Type material akan berpindah ke wilayah yang kelebihan Hole (lubang) yaitu wilayah yang bermuatan positif (P-Type material). Saat Elektron berjumpa dengan Hole akan melepaskan photon dan memancarkan cahaya monokromatik (satu warna).

    LED atau Light Emitting Diode yang memancarkan cahaya ketika dialiri tegangan maju ini juga dapat digolongkan sebagai Transduser yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi cahaya.

6. Sensor PIR

    

   

Sensor PIR (Passive Infra Red) merupakan sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah dari suatu objek. 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 dapat mendeteksi radiasi dari berbagai objek dan karena semua objek memancarkan energi radiasi, sebagai contoh ketika terdeteksi sebuah gerakan dari sumber infra merah dengan suhu tertentu yaitu manusia mencoba melewati sumber infra merah.

Spesifikasi : Pengatur Waktu Jeda : Digunakan untuk mengatur lama pulsa high setelah terdeteksi terjadi gerakan dan gerakan telah berahir. *
Pengatur Sensitivitas : Pengatur tingkat sensitivitas sensor PIR *
Regulator 3VDC : Penstabil tegangan menjadi 3V DC
Dioda Pengaman : Mengamankan sensor jika terjadi salah pengkabelan VCC dengan GND
DC Power : Input tegangan dengan range (3 – 12) VDC (direkekomendasikan menggunakan input 5VDC).
Output Digital : Output digital sensor
Ground : Hubungkan dengan ground (GND)
BISS0001 : IC Sensor PIR
Pengatur Jumper : Untuk mengatur output dari pin digital.
Simbol Sensor PIR :

Grafik Sensor :

Respon terhadap arah, jarak, dan kecepatan

Pada grafik tersebut ; (a) Arah yang berbeda mengasilkan tegangan yang bermuatan berbeda ; (b) Semakin dekat jarak objek terhadap sensor PIR, maka semakin besar tegangan output yang dihasilkan ; (c) Semakin cepat objek bergerak, maka semakin cepat terdeteksi oleh sensor PIR karena infrared yang ditimbulkan dengan lebih cepat oleh objek semakin mudah dideteksi oleh PIR, namun semakin sedikit juga waktu yang dibutuhkan karena sudah diluar jangkauan sensor PIR.

2. Respon terhadap suhu

Dari grafik, didapatkan bahwa suhu juga mempengaruhi seberapa jauh PIR dapat mendeteksi adanya infrared dimana semakin tinggi suhu disekitar maka semakin pendek jarak yang bisa diukur oleh PIR.

7. Sensor Rain

    

    Rain sensor atau sensor hujan adalah jenis sensor yang berfungsi mendeteksi terjadinya hujan atau tidak. Pada sensor ini, terdapat integrated circuit atau IC (komponen dasar yang terdiri dari resistor, transistor, dan lain-lain) komparator yang berfungsi memberikan sinyal berupa logika ‘on’ dan ‘off’. Sehingga ketika sensor mendeteksi adanya hujan, wiper mobil secara otomatis akan berfungsi tanpa harus mengaktifkan saklar manual.

Grafik Sensor Rain

8. 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.

JENIS-JENIS SENSOR SENTUH

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.

9. Full Subtractor

    Melakukan operasi pengurangan pada dua bit, minuend dan subtrahend, dan juga mempertimbangkan apakah '1' telah dipinjam oleh bit minuend bawah yang berdekatan sebelumnya atau tidak. Akibatnya, ada tiga bit yang harus ditangani pada input pengurang penuh, yaitu dua bit yang akan dikurangi dan bit pinjam yang ditunjuk sebagai Bin. Ada dua keluaran, yaitu keluaran DIFERENCE D dan keluaran BORROW Bo. Bit keluaran BORROW memberitahu apakah bit minuend perlu meminjam '1' dari bit minuend berikutnya yang mungkin lebih tinggi. Gambar 7.14 menunjukkan tabel kebenaran dari sebuah subtraktor penuh. Ekspresi Boolean untuk dua variabel output diberikan oleh persamaan

Tabel dari Full Subtractor

Rangkaian Full Subtractor

10. Half Adder

    Half-Adder adalah blok rangkaian aritmatika yang dapat digunakan untuk menjumlahkan dua bit. Sirkuit seperti itu memiliki dua input yang mewakili dua bit yang akan ditambahkan dan dua output, dengan satu menghasilkan output SUM dan yang lainnya menghasilkan CARRY. Gambar menunjukkan tabel kebenaran dari half-adder, menunjukkan semua kemungkinan kombinasi input dan output yang sesuai.

Rangkaian Dalam

11. Full Adder

    Adalah blok sirkuit aritmatika yang dapat digunakan untuk menambahkan tiga bit untuk menghasilkan output SUM dan CARRY. Blok bangunan seperti itu menjadi suatu keharusan ketika harus menambahkan bilangan biner dengan jumlah bit yang besar. Rangkaian penambah penuh mengatasi keterbatasan penambah setengah, yang dapat digunakan untuk menambahkan dua bit saja. Mari kita ingat prosedur untuk menambahkan bilangan biner yang lebih besar. Kami mulai dengan penambahan LSB dari dua angka. Kami mencatat jumlah di bawah kolom LSB dan membawa, jika ada, meneruskan ke bit kolom berikutnya yang lebih tinggi. Akibatnya, ketika kita menambahkan bit kolom yang lebih tinggi yang berdekatan berikutnya, kita akan diminta untuk menambahkan tiga bit jika ada carry dari penambahan sebelumnya.

Rangkaian Dalam

Tabel Kebenaran

12. Gerbang Logika XOR (IC 4030)

    Gerbang XOR adalah kombinasi dari gerbang-gerbang logika yang komplek yang digunakan untuk membentuk rangkaian logika aritmatika, komparator dan rangkaian untuk mendeteksi error. Gerbang logika Ex-OR disimbolkan seperti pada gambar berikut ini. Dalam bentuk aljabar Boolean, logika Ex-OR dapat dituliskan seperti berikut ini. Gerbang logika Ex-OR biasanya digunakan untuk membuat rangkaian operasi aritmatika dan perhitungan khusus Adder dan Half-Adder. Gerbang logika Ex-OR dapat berfungsi sebagai “carry-bit” atau sebagai kontroller inverter, di mana salah satu input melewatkan data biner dan input lainnya berfungsi sebagai pemberi signal kontrol.

Tabel kebenaran untuk logika Ex-OR adalah

13. Gerbang NOT (IC 7404)

    Gerbang NOT atau disebut juga "NOT GATE" atau Inverter (Gerbang Pembalik) adalah jenis gerbang logika yang hanya memiliki satu input (Masukan) dan satu output (keluaran). Dikatakan Inverter (gerbang pembalik) karena gerbang ini akan menghasilkan nilai ouput yang berlawanan dengan nilai inputnya . Untuk lebih jelasnya perhatikan simbol dan tabel kebenaran gerbang NOT berikut.

    Pada gerbang logika NOT, simbol yang menandakan operasi gerbang logika NOT adalah tanda minus (-) diatas variabel, perhatikan gambar diatas.

    Perhatikan tabel kebenaran gerbang NOT. Cara cepat untuk mengingat tabelnya adalah dengan mengingat pernyataan berikut. "Gerbang NOT akan menghasilkan output (keluaran) logika 1 bila variabel input (masukan) bernilai logika 0" sebalikanya "Gerbang NOT akan menghasilkan keluaran logika 0 bila input (masukan) bernilai logika 1"

14. Gerbang OR

Gambar 1.4 (a) Rangkaian dasar gerbang OR (b) Simbol gerbang OR

Tabel 1.2 Tabel Kebenaran Logika OR

Dapat dilihat bahwa pada gerbang OR, jika salah satu atau lebih input bernilai 1 maka output akan bernilai 1. Nilai output bernilai 0 hanya pada jika nilai semua input bernilai 0. Untuk gerbang OR memakai prinsip penjumlahan.

4. Percobaan [Kembali]

A. Langkah percobaan

• Siapkan alat dan bahan yang dibutuhkan dalam membuat rangkaian tersebut.
• Rangkailah alat dan bahan tersebut seperti gambar di bawah ini.
• Simulasikan pada software proteus 8.

B. Rangkaian simulasi dan Prinsip kerja

• Gambar Rangkaian

• Prinsip kerja:

    Ketika Sensor Infrared mendeteksi adanya orang dan Sensor touch mendeteksi adanya senstuhan

maka kaki A dan B akan berlogika 1,sehingga sesuai dengan tabel akan menghasilkan output S berlogika 0 dan C berlogika 1.

kaki S pergi ke kaki B dan kaki C pada Full Adder sehingga pada kaki B dan C di full Adder menjadi berlogika 0 sedangkan kaki C pada half Adder pergi ke kaki A full Adder dan ke kaki A Full subtractor.

karena pada Full Adder nilai A=1 , B=0, dan C=0. maka sesuai tabel output dari full adder untuk S adalah 1 dan Cout adalah 0.

kaki S pada full adder terhubung ke resistor dan ke transistor. karena ada tegangan yang cukup untuk mengaktifkan transistor,maka ada arus dari collector ke emitor sehingga relay switch.

karena relay switch maka buzzer sebagai Pemberitahuan ke pedagang sekitar Menyala.

    Pada full subtractor kaki Bin terhubung ke sensor PIR,jika sensor PIR mendeteksi adanya lambai an tangan maka PIR akan berlogika satu sehingga kaki Bin berlogika 1 jika tidak maka akan berlogika 0
kaki B pada Full subtractor terhubung ke touch sensor,jika rain sensor mendeteksi adanya hujan maka pada kaki B akan berlogika 0 tapi jika tidak ditekan maka kaki B akan berlogika 1.
nilai Bin,A,dan B pada full subtractor didapat tergantung input yang diinginkan,dan untuk outputnya akan keluar seperti di tabel,jika kaki D berlogika 1 maka akan ada tegangan yang mengalir resistor lalu ke transistor sehingga transistor aktif akibatnya ada arus dari collector ke emitor dan tegangan pada relay,karena cukup untuk mengaktifkan relay maka relay switch sehingga motor untuk membuka payung akan menyala

    Ketika tidak ada orang atau tidak ada yang menyentuh touch sensor,maka akan berlogika 0 dan mengalir ke half adder,full adder,dan full subtractor dan menghasilkan output sesuai tabel. sehingga kondisi yang terjadi adalah payung tertutup dan troli untuk membawa minuman tidak menyala

5. Video [Kembali]

• Video
  

• Video

6. File Download [Kembali]

HTML↠ klik disini

File Proteus ↠ klik disini

Video↠ klik disini

Library Proteus↠ klik disini

Datasheet:

Sensor Infrared↠ klik disini

Sensor PIR↠ klik disini

Sensor Touch↠ klik disini

Sensor Rain↠ klik disini

Transistor↠ klik disini

Resistor↠ klik disini

Relay↠ klik disini

Dioda↠ klik disini

Baterai↠ klik disini

Motor↠ klik disini

Voltmeter ↠ klik disini