Teknik Elektro: Aplikasi Encoder Decoder

Kontrol Gerbang Mall

Sensor Touch Dan GP2D12

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

2.1. Alat

2.2. Bahan

3. Dasar Teori

4. Percobaan

4.1. Prosedur Percobaan

4.2. Rangkaian Simulasi

4.3. Prinsip Kerja

4.4. Video

4.5. Download File

1. Tujuan [Daftar]

a. memahami dan mengetahui prinsip kerja dari rangkaian pengaman sepeda motor menggunakan sensor touch dan alarm menggunakan sensor vibration.
b. bisa dimanfaatkan untuk menjaga sepeda motor dari pencuri motor.

2. Alat dan Bahan [Daftar]
2.1. Alat [Daftar]

1. Powe Supply DC

Berfungsi untuk mensuplai tegangan DC pada rangkaian.

2. Oscilloscope

alat ukur elektronik yang dapat memetakan atau memproyeksikan sinyal listrik dan frekuensi menjadi gambar grafik agar dapat dibaca dan mudah dipelajari. Dengan menggunakan Osiloskop, kita dapat mengamati dan menganalisa bentuk gelombang dari sinyal listrik atau frekuensi dalam suatu rangkaian Elektronika.

3. Sumber tegangan AC (VSINE)

Berfungsi sebagai sumber tegangan AC pada rangkaian.

4. Voltmeter

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]

1. Resistor

Resistor berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian elektronika. Cara menghitung nilai dari resistor yaitu dengan melihat warna pita dari resistor tersebut. Umumnya resistor memiliki 4 sampai 6 pita.

Datasheet Resistor

2. Relay

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

Datasheet Relay

3. Dioda 1N4001

Berfungsi untuk penyearah arus pada rangkaian. Pada rangkaian ini dioda digunakan untuk mencegah arus balik masuk ke output sensor dan opamp, serta untuk mencegah tegangan yang tinggi akibat arus balik kumparan relay.

Fitur:

1. Arus maju rata-rata 1A

2. Arus puncak non-repetitif 30A

3. Arus balik 5uA

4.Tegangan balik RMS 35V

5. Tegangan balik repetitif 50V

Datasheet Dioda 1N4001

4. LED

Berfungsi untuk lampu indikator penanda ada arus pada rangkaian.

Datasheet LED

5. Buzzer

Berfungsi sebagai indikator yang hidup jika suhu berlebih pada pipa boiler.

Fitur:

1. Tegangan operasi 4-8V DC

2. Arus <30mA

3. Frekuensi resonansi 2300Hz

6. Transistor NPN (BC548/BC547)

Berfungsi sebagai penguat, sebagai pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal. Pada rangkaian water level sensor ini transistor hanya digunakan sebagai saklar, dengan adanya arus di base maka transistor akan "on" sehingga akan ada arus dari kolektor ke emitor.

Fitur:

1. DC Current gain(hfe) maksimal 800

2. Arus Collector kontinu(lc) 100mA

3. Tegangan Base-Emitter(Vbe) 6v

4. Arus Base(Ib) maksimal 5mA

Datasheet Transistor

7. Sensor Touch

Datasheet Sensor Touch

8. OP AMP

Operational Amplifier atau Op-Amp adalah komponen elektronika yang berfungsi sebagai penguat sinyal input baik DC maupun AC.

Datasheet OP AMP LM741

9. Potensiometer

Potensiometer (POT) adalah salah satu jenis Resistor yang Nilai Resistansinya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan Rangkaian Elektronika ataupun kebutuhan pemakainya.

10. Sensor GP2D12

Sharp GP2D12 adalah sensor jarak analog yang menggunakan infrared untuk mendeteksi jarak antara 10 cm sampai 80 cm. GP2D12 mengeluarkan output voltase non-linear dalam hubungannya dengan jarak objek dari sensor dan menggunakan interface analog to digital converter (ADC).

Datasheet GP2D12

11. Motor DC

Digunakan sebagai output pada rangkaian dan dianologikan sebagai kendaraan Motor.

Grafik Motor DC :

12. Lampu LED

Lampu adalah sumber cahaya buatan yang dihasilkan melalui penyaluran arus listrik melalui filamen yang kemudian memanas dan menghasilkan cahaya.

13. Gerbang Logika AND (IC 7411)

IC 7411 berisi tiga gerbang AND dengan tiga input dari keluarga Transistor Transistor Logic

Konfiugurasi pin:

- Vcc : Kaki 14

- GND : Kaki 7

- Input : Kaki 1, 2, 3, 4, 5, 9,10,11 dan 13

- Output : Kaki 6, 8, dan 12

Data Sheet IC 7411:

14. IC 74192

IC 74192 di gunakan sebagai counter. Komponen utama IC 74192 adalah sebuah up/down decade counter , yaitu sebuah komponen yang dapat melakukan pencacahan (penghitung ) sampai 10 (0 sampai 9) naik dan turun. Komponen 16 pin ini cukup banyak dapat di jumpai di took komponen elektronika. 74LS192 dibangun dengan beberapa flip-flop JK dan gerbang-gerbang logik. Transisi logic dari 0 ke 1 ( Low to High ) pada pin UP (pin 5), menyebabkan keluaran BCD ( Binary Code Decimal ) QA, QB, QC, dan QD menaik 1 digit. Demikian juga jika ada transisi logik 0 ke 1 pada pin DN (pin 4), menyebabkan keluaran BCD turun 1 digit.

Data Sheet IC 74192 :

15. IC L293D

IC L293D adalah sirkuit terpadu (IC) dual H-Bridge driver untuk rangkaian motor DC. Driver motor ini bertindak sebagai penguat arus dengan mengambil sinyal kontrol arus rendah dan memberikan output ke sinyal kontrol arus yang lebih tinggi. Sinyal arus yang lebih tinggi ini lah yang digunakan untuk menggerakkan motor.

Sirkuit terpadu IC L293D berisi dua buah sirkuit H-Bridge. Dalam modus umum, dua motor DC dapat digerakkan secara bersamaan, dengan arah gerak motor yang dapat ditentukan. Operasi motor dua motor dapat dikendalikan oleh input logic pada pin 2 & 7 dan 10 & 15. Input logic 00 atau 11 akan menghentikan motor. Input logic 01 dan 10 akan memutar di searah jarum jam atau berlawanan arah jarum jam.

Berikan nilai HIGH pada pin 1 dan 9 (sesuai dengan dua motor) agar motor mulai beroperasi. Ketika pin tersebut diberi nilai HIGH, driver terkait akan diaktifkan. Sebaliknya ketika diberi nilai LOW maka motor akan berhenti.

Kontrol hingga 2 motor DC
Arus motor 600mA
PWM input
Voltage 5V logic

3. Dasar Teori [Daftar]

1. 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:

V = I R

Resistor digunakan sebagai bagian dari rangkaian elektronik dan sirkuit elektronik, dan merupakan salah satu komponen yang paling sering digunakan. Resistor dapat dibuat dari bermacam-macam komponen dan film, bahkan kawat resistansi (kawat yang dibuat dari paduan resistivitas tinggi seperti nikel-kromium).
Karakteristik utama dari resistor adalah resistansinya dan daya listrik yang dapat dihantarkan. Karakteristik lain termasuk koefisien suhu, derau listrik (noise), dan induktansi.

Cara membaca nilai resistor

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).

5. Gelang terakhir merupakan nilai toleransi dari resistor.

Contohnya sebagai berikut :

2. 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.

Ada besi atau yang disebut dengan nama inti besi dililit oleh sebuah kumparan yang berfungsi sebagai pengendali. Sehingga kumparan kumparan yang diberikan arus listrik maka akan menghasilkan gaya elektromagnet. Gaya tersebut selanjutnya akan menarik angker untuk pindah dari biasanya tutup ke buka normal. Dengan demikian saklar menjadi pada posisi baru yang biasanya terbuka yang dapat menghantarkan arus listrik. Ketika armature sudah tidak dialiri arus listrik lagi maka ia akan kembali pada posisi awal, yaitu normal close.

Fitur:

1. Tegangan pemicu (tegangan kumparan) 5V

2. Arus pemicu 70mA

3. Beban maksimum AC 10A @ 250 / 125V

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

5. Switching maksimum

3. Dioda IN4001

Dioda adalah komponen yang terbuat dari bahan semikonduktor dan mempunyai fungsi untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Sebuah Dioda dibuat dengan menggabungkan dua bahan semi-konduktor tipe-P dan semi-konduktor tipe-N. Ketika dua bahan ini digabungkan, terbentuk lapisan kecil lain di antaranya yang disebut depletion layer. Ini karena lapisan tipe-P memiliki hole berlebih dan lapisan tipe-N memiliki elektron berlebih dan keduanya mencoba berdifusi satu sama lain membentuk penghambat resistansi tinggi antara kedua bahan seperti pada gambar di bawah ini. Lapisan penyumbatan ini disebut depletion layer.

Ketika tegangan positif diterapkan ke Anoda dan tegangan negatif diterapkan ke Katoda, dioda dikatakan dalam kondisi bias maju. Selama keadaan ini tegangan positif akan memompa lebih banyak hole ke daerah tipe-P dan tegangan negatif akan memompa lebih banyak elektron ke daerah tipe-N yang menyebabkan depletion layer hilang sehingga arus mengalir dari Anoda ke Katoda. Tegangan minimum yang diperlukan untuk membuat dioda bias maju disebut forward breakdown voltage.

Jika tegangan negatif diterapkan ke anoda dan tegangan positif diterapkan ke katoda, dioda dikatakan dalam kondisi bias terbalik. Selama keadaan ini tegangan negatif akan memompa lebih banyak elektron ke material tipe-P dan material tipe-N akan mendapatkan lebih banyak hole dari tegangan positif yang membuat depletion layer lebih besar dan dengan demikian tidak memungkinkan arus mengalir melaluinya. Kondisi ini hanya terjadi pada dioda yang ideal, kenyataannya arus yang kecil tetap dapat mengalir pada bias terbalik dioda.

Dioda dapat dibagi menjadi beberapa jenis:

1. Dioda Penyearah (Dioda Biasa atau Dioda Bridge) yang berfungsi sebagai penyearah arus AC ke arus DC.

2. Dioda Zener yang berfungsi sebagai pengaman rangkaian dan juga sebagai penstabil tegangan. 3. Dioda LED yang berfungsi sebagai lampu Indikator ataupun lampu

4. Dioda Photo yang berfungsi sebagai sensor cahaya. 5. Dioda Schottky yang berfungsi sebagai Pengendali

Karakteristik arus dan tegangan dioda

Di kuadran pertama dioda beroperasi dalam mode Forward Biased dan di kuadran ketiga dioda beroperasi dalam mode Reverse Biased dan Break Down. Sumbu X dari grafik menunjukkan tegangan melintasi dioda dan sumbu Y menunjukkan arus melalui Dioda, Selama mode bias maju dioda melewatkan arus hanya ketika tegangan yang melintasi dioda (VD) lebih besar dari 0.5V, ini adalah nilai tegangan maju Dioda untuk dioda silikon dan tegangan bisa sampai 0.7V seperti yang ditunjukkan pada grafik di atas.

Selama Reverse bias, tegangan melintasi dioda berada dalam potensial negatif sehingga arus juga ditampilkan dalam arah negatif. Di sini dioda tidak melewatkan arus atau bernilai kecil mengalir melewatinya sampai tegangan rusaknya (VBD) tercapai.

4. LED

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. 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).

Tegangan maju LED

5. Transistor

Transistor PNP

Pada transistor PNP, semikonduktor tipe-N diapit oleh dua semikonduktor tipe-P. Transistor PNP juga dapat dibentuk dengan menghubungkan katoda dari dua dioda sebagai base dan anoda sebagai kolektor dan emitor. Hubungan emitter-base foward bias sementara collector-base reverse bias. Jadi, arus mengalir dari emitor ke kolektor karena potensial emitor lebih besar daripada base dan kolektor.

Transistor NPN

Pada transistor NPN, semikonduktor tipe-P diapit oleh dua semikonduktor tipe-N. Transistor NPN juga dapat dibentuk dengan menghubungkan anoda dari dua dioda sebagai base dan katoda sebagai kolektor dan emitor. Arus mengalir dari kolektor ke emitor karena potensial kolektor lebih besar daripada base dan emitor.

Transistor sebagai saklar

Jika ada arus yang cukup besar di kaki basis, transistor akan mencapai titk jenuh (saturasi). Pada titk jenuh ini transistor mengalirkan arus secara maksimum dari kolektor ke emitor sehingga transistor seolah-olah short pada hubungan kolektor- emitor. Jika arus base sangat kecil maka kolektor dan emitor bagaikan saklar yang terbuka. Pada kondisi ini transistor dalam keadaan cut-off sehingga tidak ada arus dari kolektor ke emitor. Nilai resistor terhubung ke base (Rb) dapat dihitung dengan; Rb = Vbe / Ib

Transistor sebagai penguat

Transistor sebagai penguat jika bekerja dalam daerah aktif. Tegangan, arus, dan daya dapat diperkuat dengan beberapa konfigurasi seperti common emitter, common colector, dan common base. DC Current Gain = Collector Current (Ic) / Base Current (Ib)

Transistor sebagai penguat

6. IC 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)

7. 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.
Sensor sentuh dengan slider rotasional sederhana, bantalan sentuh, dan roda putar menawarkan keuntungan signifikan untuk antarmuka pengguna yang lebih intuitif. Sensor sentuh lebih nyaman dan lebih dapat diandalkan untuk digunakan tanpa bagian yang bergerak. Penggunaan sensor sentuh memberikan kebebasan besar bagi perancang sistem dan membantu mengurangi biaya keseluruhan sistem. Tampilan keseluruhan sistem bisa lebih menarik dan kontemporer.

8. Sensor GP2D12

Sharp GP2D12 adalah sensor jarak analog yang menggunakan infrared untuk mendeteksi jarak antara 10 cm sampai 80 cm. GP2D12 mengeluarkan output voltase non-linear dalam hubungannya dengan jarak objek dari sensor dan menggunakan interface analog to digital converter (ADC).

Spesifikasi Teknis

• Range:10 to 80cm

• Update frequency / period:25Hz / 40ms

• Direction of the measured distance:Very directional, due to the IR LED

• Max admissible angle on flat surface:> 40°

• Power supply voltage:4.5 to 5.5V

• Noise on the analog output:< 200mV

• Mean consumption:35mA

• Peak consumption:about 200mA

Kelemahan

• Respon 40ms

• Error bila Jarak<10cm dan pada Cermin

• Hanya dapat mengukur <80cm

Kelebihan

• Dapat mengukur jarak pada bidang miring

• Sudut pengukuran sempit

• Sangat direktif

Berikut hubungan antara jarak deteksi objek terhadap output analog sensor.

9. Gerbang Logika AND (IC 7411)

Gerbang AND atau disebut juga "AND GATE" adalah jenis gerbang logika yang memiliki dua input (Masukan) dan satu output (keluaran). Untuk lebih jelasnya perhatikan simbol dan tabel kebenaran gerbang AND berikut.

Pada gerbang logika AND, simbol yang menandakan operasi gerbang logika AND adalah tanda titik (.) atau bisa juga dengan tanpa tanda titik, contohnya seperti Z = X.Y atau Z = XY.

Perhatikan tabel kebenaran gerbang AND. Cara cepat untuk mengingat tabelnya adalah dengan mengingat pernyataan berikut. "Gerbang AND akan menghasilkan output (keluaran) logika 1 bila semua variabel input (masukan) bernilai logika 1" sebalikanya "Gerbang AND akan menghasilkan keluaran logika 0 bila salah satu masukannya merupakan logika 0"

Jenis Gerbang Logika AND

Adapun gerbang logika AND terdiri dari gerbang logika AND 2 input dan 3 input. Untuk memperjelas silahkan perhatikan gambar berikut.

Berdasarkan ekspresi Boolean untuk fungsi logika AND didefinisikan sebagai (.) yang mana merupakan operasi bilangan biner, sehingga gerbang AND dapat diturunkan secara bersama-sama untuk membentuk sejumlah input.

Tetapi mengingat bahwa IC gerbang AND yang tersedia dipasaran hanya terdiri dari input 2, 3, atau 4. maka diperlukan input tambahan , sehingga gerbang AND standar perlu diturunkan bersama sehingga mendapatkan nilai input yang diperlukan, sebagai contoh

Gerbang AND Multi Input

Berdasarkan Gerbang AND 6 input diatas maka ekspresi Boolean yaitu :

Q = (A.B).(C.D).(E.F)

10. IC 74192

-Pin 1 merupakan jalan masuk B (BD input)

-Pin 2 merupakan salah satu output dalam bentuk BCD

-Pin 3 merupakan salah satu output dalam bentuk BCD 8

-Pin 4 merupakan input lonceng (clock) untuk mencacah turun

-Pin 5 merupakan input lonceng (clock) untuk mencacah naik

-Pin 6 merupakan salah satu output dalam bentuk BCD

-Pin 7 merupakan salah satu output dalam bentuk BCD

-Pin 8 merupakan GND ( logika “0” )

-Pin 9 merupakan input cacahan ( nilai biner )

-Pin 10 merupakan input cacahan ( nilai biner )

-Pin 11 merupakan load ( beban dengan nilai “0” atau “1” )

-Pin 12 merupakan CO’

-Pin 13 merupakan BO’

-Pin 14 merupakan Clear ( untuk mereset cacahan )

-Pin 15 merupakan input cacahan ( nilai biner )

-Pin 16 merupakan Vcc ( logika “1” )

11. IC L293D

Kontrol hingga 2 motor DC
Arus motor 600mA
PWM input
Voltage 5V logic

4. Percobaan [Daftar]
4.1. Prosedur Percobaan [Daftar]

1. Siapkan semua alat dan bahan yang diperlukan

2. Disarankan agara membaca datasheet setiap komponen

3. Cari komonen yang diperlukan di library proteus

4. Pasang Sensor Touch, Sensor GP2D12, resistor , relay, motor dc di analogikan sebagai pembuka dan penutup gerbang, potensiometer dan power suply sesuai gambar rangkaian dibawah

5.Buat rangkaian pengkondisi sinyal

6. Atur nilai resistor

7. Coba dijalankan rangkaian apabila ouput hidup(motor dc,) maka rangkaian bisa digunakan

4.2. Rangkaian Simulasi [Daftar]

Pada saat tes pin pada sensor touch berlogic 1 maka output dari sensor touch masuk ke down count yang mana akan di tampilkan di bcd 7-segment hitung mundur dan output dari sensor touch di umpankan ke L293d ic motor driver yang mana akan mengaktifkan motor dc berputar searah jarum jam menandakan gerbang mall terbuka.

Pada saat tes pin berlogic 0 pada sensor touch maka keluarannya atau ouputnya dalam kondisi low dan sensor GP2D12 akan mendeteksi adanya mobil lewat dari gerbang yang mana skala jarak sensor tehadap objek <80cm maka outputnya akan diumpankan ke penguat inverting lalu terjadi penguatan lalu keluaran dari penguat inverting masuk ke L293d yang menyebabkan motor dc berputar berlawanan arah jarum jam menandakan gerbang tertutup.

4.3. Prinsip Kerja [Daftar]

4.4. Video [Daftar]

Video Simulasi Rangkaian Kontrol Gerbang Parkir Mall

4.5 Download File [Daftar]
HTML disini
Video disini
Rangkaian Simulasi disini
Datasheet Resistor disini
Datasheet Relay disini
Datasheet Buzzer disini
Datasheet LED disini
Datasheet Sensor Touch disini
Datasheet MotorDC disini
Datasheet GP2D12 disini
Datasheet 74192 disini
Datasheet Gerbang And (IC 7411) disini
Datasheet Motor Driver(IC L293d) disini
Library Sensor Touch disini

Teknik Elektro

Aplikasi Encoder Decoder

Tidak ada komentar:

Posting Komentar