Aplikasi Aritmatik

[down]

Aplikasi Aritmatik

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan[kembali]

       Perkembangan teknologi digital telah membuka berbagai peluang inovasi dalam kehidupan sehari-hari, salah satunya di bidang otomasi rumah dan infrastruktur kendaraan. Seiring meningkatnya kebutuhan akan sistem yang efisien, praktis, dan aman dalam pengelolaan fasilitas rumah tangga, implementasi sistem digital pada garasi mobil menjadi salah satu solusi yang relevan. Aplikasi yang diberi nama "Garasi Mobil Otomatis" ini merupakan sistem berbasis logika aritmatika digital yang dirancang untuk mengatur buka-tutup pintu garasi secara otomatis menggunakan kombinasi sensor dan rangkaian logika.

        Dalam sistem ini, pengguna dapat mengakses atau mengontrol garasi melalui rangkaian digital yang dirancang dengan prinsip-prinsip dasar sistem aritmatika biner, seperti penjumlahan logika, pengenalan input, dan proses otomatisasi berdasarkan kondisi tertentu. Aplikasi ini dirancang tidak hanya untuk memudahkan pemilik kendaraan dalam membuka dan menutup garasi, tetapi juga untuk meningkatkan aspek keamanan dan efisiensi penggunaan energi listrik.

       Pengembangan aplikasi ini melibatkan pemrograman dan perancangan rangkaian digital menggunakan logika gerbang, pengendalian berbasis sensor, serta kalkulasi aritmatika digital seperti penghitungan durasi buka-tutup dan kontrol berdasarkan sinyal input dari sensor kendaraan. Sistem ini juga memberikan gambaran nyata tentang penerapan teori sistem digital dalam dunia nyata, khususnya dalam penerapan logika aritmatika yang mendasari pengambilan keputusan otomatis.

       Dengan adanya sistem Garasi Mobil Otomatis, diharapkan dapat memberikan kontribusi nyata dalam pengembangan smart home system berbasis digital, sekaligus menjadi salah satu contoh proyek sistem digital yang menggabungkan teori aritmatika, logika gerbang, dan kontrol otomatis dalam satu kesatuan aplikasi praktis.

2. Tujuan[kembali]

Untuk memahami bagaimana sistem digital bekerja
Untuk memahami bagaimana sistem aritmetik bekerja
Memahami penerapan sistem digital aritmetik pada kehidupan

3. Alat dan Bahan[kembali]

-A. Alat:

- Power Suply

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

- Battrai

Battery dibutuhkan sebagai sumber daya energi agar rangkaian dapat bekerja.

- Voltmeter

DC voltmeter digunakan untuk mengukur besar beda potensial pada rangkaian.

- Motor DC

Motor DC digunakan sebagai output dari rangkaian dan juga merupakan alat yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi listrik menjadi energi gerak berupa putaran.

Konfigurasi pin:

Pin 1 : Terminal 1

Pin 2 : Terminal 2

-B. Bahan:

- Resistor

Resistor ini digunakan pada sebagai hambatan yang resistansinya ditentukan untuk tiap-tiap cabang.

- Transistor (BC 547)

Spesifikasi:

Bi-Polar NPN Transistor
DC Current Gain (hFE) is 800 maximum
Continuous Collector current (IC) is 100mA
Emitter Base Voltage (VBE) is 6V
Base Current(IB) is 5mA maximum
Available in To-92 Package

Konfigurasi Pin :

collector Current flows in through collector
base Controls the biasing of transistor
emitter Current Drains out through emitter

- Diode

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

Karakteristik Dioda:

- Potensiometer
Berfungsi untuk mengatur tegangan dengan menaikan atau menurunkan resistansi.

- OP-AMP

Pada IC ini terdapat dua pin input, dua pin power supply, satu pin output, satu pin NC (No Connection), dan dua pin offset null. Pin offset null memungkinkan kita untuk melakukan sedikit pengaturan terhadap arus internal di dalam IC untuk memaksa tegangan output menjadi nol ketika kedua input bernilai nol.

Read more at: https://elektronika-dasar.web.id/operasional-amplifier-op-amp-ic-lm741/
Copyright © Elektronika Dasar

- Infrared Sensor

Fitur dan Spesifikasi Sensor :
Fitur Spesifikasi
Nama Sensor Infrared Proximity
Tipe Module Sensor
Banyak Pin 3 Pin
Tegangan Masukan 3-5 Volt
Konsumsi Arus 23 mA saat 3.0V dan 43 mA saat 5.0V
Jarak pembacaan 2 - 30 cm (diatur dengan potensiometer)
Keluaran Sensor Digital LOW
Lampu LED indikator Ada

- Touch Sensor

Spesifikasi:
- Konsumsi daya sangat sedikit
- Tegangan: 2-5.5V DC (optimal 3v)
- Dapat menggantikan fungsi tombol saklar
- Dilengkapi 4 buah lubang baut M2
- Ukuran: 24x24x7.2mm
- Output high VOH: 0.8VCC (typical)
-. Output low VOL: 0.3VCC (max)
Ketika jari menyentuh bagian sensor, modul menghasilkan sinyal high.
a. Arus Output Pin Sink (@ VCC 3V, VOL 0.6V): 8mA
b. Arus Output pin pull-up (@ VCC=3V, VOH=2.4V): 4mA
c. Waktu respon (low power mode): max 220ms
d. Waktu respon (touch mode): max 60ms

- Sensor GP2D120

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

- Relay

- Spesifikasi

* Trigger Voltage (Voltage across coil) : 5V DC

* Trigger Current (Nominal current) : 70mA

* Maximum AC load current: 10A @ 250/125V AC

* Maximum DC load current: 10A @ 30/28V DC

* Compact 5-pin configuration with plastic moulding

* Operating time: 10msec Release time: 5msec

* Maximum switching: 300 operating/minute (mechanically)

- Konfigurasi Pin

* Coil End 1 : Used to trigger(On/Off) the Relay, Normally one end is connected to 5V and the other end to ground.

* Coil End 2 : Used to trigger(On/Off) the Relay, Normally one end is connected to 5V and the other end to ground.

* Common (COM) : Common is connected to one End of the Load that is to be controlled.

* Normally Close (NC) : The other end of the load is either connected to NO or NC. If connected to NC the load remains connected before trigger.

* Normally Open (NO) : The other end of the load is either connected to NO or NC. If connected to NO the load remains disconnected before trigger.

- LED-RED

Berfungsi sebagai lampu indikator keberadaan gas pada rangkaian

- Buzzer

- 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 memproduksi CARRY. Gambar 7.4 menunjukkan tabel kebenaran setengah penambah, menunjukkan semua

kombinasi input yang mungkin dan output yang sesuai.

- 7842

NTE7482 adalah penambah penuh biner 2-bit dalam paket tipe DIP 14-Lead yang melakukan penambahan dari dua bilangan biner 2 bit. Jumlah output disediakan untuk setiap bit dan resultan carry (C2) diperoleh dari bit kedua. Dirancang untuk kecepatan sedang hingga tinggi, banyak bit, paralel tambahkan/serial−bawa aplikasi, sirkuit ini menggunakan logika transistor−transistor fan−out berkecepatan tinggi (TTL) dan kompatibel dengan keluarga logika DTL dan TTL. Implementasi inversi tunggal, sirkuit pembawa serial terhubung Darlington berkecepatan tinggi dalam setiap bit meminimalkan kebutuhan untuk sirkuit kaskade "melihat ke depan" dan membawa yang ekstensif.

Aplikasi:

Sistem Komputer Digital

Data−Sistem Penanganan

Sistem Kontrol

3. Dasar Teori [Kembali]

- Resistor

Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian. Fungsi resistor yang bersifat resistif merupakan salah satu komponen kategori pasif dalam elektronika. Satuan resistansi resistor disebut Ohm yang dilambangkan dengan simbol Omega (𝛀). Hukum Ohm mengatakan bahwa resistansi berbanding terbalik dengan jumlah arus yang mengalir melaluinya.

Rumus Hukum Ohm

Simbol Resistor

Cara menghitung nilai resistansi resistor dengan gelang warna:1. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang pertama
2. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang kedua
3. Masukkan 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)

-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.

Pada dasarnya, Relay terdiri dari 4 komponen dasar yaitu :

Electromagnet (Coil)
Armature
Switch Contact Point (Saklar)
Spring

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)

Sebuah Besi (Iron Core) yang dililit oleh sebuah kumparan Coil yang berfungsi untuk mengendalikan Besi tersebut. Apabila Kumparan Coil diberikan arus listrik, maka akan timbul gaya Elektromagnet yang kemudian menarik Armature untuk berpindah dari Posisi sebelumnya (NC) ke posisi baru (NO) sehingga menjadi Saklar yang dapat menghantarkan arus listrik di posisi barunya (NO). Posisi dimana Armature tersebut berada sebelumnya (NC) akan menjadi OPEN atau tidak terhubung. Pada saat tidak dialiri arus listrik, Armature akan kembali lagi ke posisi Awal (NC). Coil yang digunakan oleh Relay untuk menarik Contact Poin ke Posisi Close pada umumnya hanya membutuhkan arus listrik yang relatif kecil.

Beberapa fungsi Relay yang telah umum diaplikasikan kedalam peralatan Elektronika diantaranya adalah :Relay digunakan untuk menjalankan Fungsi Logika (Logic Function)
Relay digunakan untuk memberikan Fungsi penundaan waktu (Time Delay Function)
Relay digunakan untuk mengendalikan Sirkuit Tegangan tinggi dengan bantuan dari Signal Tegangan rendah.
Ada juga Relay yang berfungsi untuk melindungi Motor ataupun komponen lainnya dari kelebihan Tegangan ataupun hubung singkat (Short).

- Diode

Cara Kerja Dioda:

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

a. tanpa tegangan

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

b. kondisi forward bias

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

c. kondisi reverse bias

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

- Potensiometer

Pada dasarnya bagian-bagian penting dalam Komponen Potensiometer adalah :

· Penyapu atau disebut juga dengan Wiper

· Element Resistif

· Terminal

Jenis-jenis Potensiometer

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

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

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

Fungsi-fungsi Potensiometer

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

· Sebagai Pengatur Tegangan pada Rangkaian Power Supply

· Sebagai Pembagi Tegangan

· Aplikasi Switch TRIAC

· Digunakan sebagai Joystick pada Tranduser
· Sebagai Pengendali Level Sinyal

- Transistor

Transistor merupakan salah satu Komponen Elektronika Aktif yang paling sering digunakan dalam rangkaian Elektronika, baik rangkaian Elektronika yang paling sederhana maupun rangkaian Elektronika yang rumit dan kompleks. Transistor pada umumnya terbuat dari bahan semikonduktor seperti Germanium, Silikon, dan Gallium Arsenide. Secara umum, Transistor dapat dibagi menjadi 2 kelompok Jenis yaitu Transistor Bipolar (BJT) dan Field Effect Transistor (FET).

Fungsi-fungsi Transistor diantaranya adalah :sebagai Penyearah,
sebagai Penguat tegangan dan daya,
sebagai Stabilisasi tegangan,
sebagai Mixer,
sebagai Osilator
sebagai Switch (Pemutus dan Penyambung Sirkuit)

Transistor adalah Komponen Elektronika yang terdiri dari 3 Lapisan Semikonduktor dan memiliki 3 Terminal (kaki) yaitu Terminal Emitor yang disingkat dengan huruf “E”, Terminal Base (Basis) yang disingkat dengan huruf “B” serta Terminal Collector/Kolektor yang disingkat dengan huruf “C”. Berdasarkan strukturnya, Transistor sebenarnya merupakan gabungan dari sambungan 2 dioda. Dari gabungan tersebut , Transistor kemudian dibagi menjadi 2 tipe yaitu Transistor tipe NPN dan Transistor tipe PNP yang disebut juga dengan Transistor Bipolar. Dikatakan Bipolar karena memiliki 2 polaritas dalam membawa arus listrik.

NPN merupakan singkatan dari Negatif-Positif-Negatif sedangkan PNP adalah singkatan dari Positif-Negatif-Positif.

- OP-AMP

spefikasi Operational Amplifier (Op-Amp) yang ideal memiliki karakteristik sebagai berikut :Penguatan Tegangan Open-loop atau Av = ∞ (tak terhingga)
Tegangan Offset Keluaran (Output Offset Voltage) atau Voo = 0 (nol)
Impedansi Masukan (Input Impedance) atau Zin= ∞ (tak terhingga)
Impedansi Output (Output Impedance ) atau Zout = 0 (nol)
Lebar Pita (Bandwidth) atau BW = ∞ (tak terhingga)
Karakteristik tidak berubah dengan suhu
Cara Kerja Operational Amplifier

Rumus :

A) IC OP AMP LM 741 Pada IC ini terdapat dua pin input, dua pin power supply, satu pin output, satu pin NC No Connection, dan dua pin offset null. Pin offset null 25 memungkinkan kita untuk melakukan sedikit pengaturan terhadap arus internal di dalam IC untuk memaksa tegangan output menjadi nol ketika kedua input bernilai nol. IC LM741 berisi satu buah Op-Amp, terdapat banyak tipe IC lain yang memiliki dua atau lebih Op-Amp dalam suatu kemasan DIP. IC Op-Amp memiliki karakteristik yang sangat mirip dengan konsep Op-Amp ideal pada analisis rangkaian.

B) OP AMP LM324

Op-amp LM324 adalah IC dengan 14 pin yang memiliki 4 op-amp didalam dengan single-supply mulai dari 3 Volt sampai 32 Volt dan jika menggunakan supply simetris +/-16 Volt. IC op-amp LM324 banyak digunakan untuk ragam aplikasi selain rangkaian audio dikarenakan harganya sangat murah.

Beberapa fitur yang ditawarkan IC murah ini adalah
Proteksi output terhadap short circuit
Low input Bias Current (100nA untuk tipe LM324A)

- Half Adder

Keluaran CARRY adalah keluaran gerbang AND. Namun, dua ekspresi ini pasti bisa diwakili
dalam berbagai bentuk menggunakan berbagai hukum dan teorema aljabar Boolean untuk menggambarkan fleksibilitas yang desainer dalam implementasi perangkat keras memiliki fungsi kombinasional yang sederhana seperti fungsi setengah penambah.
Kami telah mempelajari di Bab 6 tentang aljabar Boolean bagaimana berbagai gerbang logika dapat diimplementasikan dalam berupa gerbang NAND saja atau gerbang NOR. Meskipun cara paling sederhana untuk mengimplementasikan perangkat keras half-adder akan menggunakan gerbang EX-OR dua input untuk output SUM dan gerbang AND dua input untuk output CARRY, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 7.5, itu juga dapat diimplementasikan dengan menggunakan yang sesuai
pengaturan gerbang NAND atau NOR. Gambar 7.6 menunjukkan implementasi half-adder dengan
gerbang NAND saja.
Melihat lebih dekat pada diagram logika Gambar 7.6 mengungkapkan bahwa salah satu bagian dari rangkaian mengimplementasikan gerbang EX-OR dua masukan dengan gerbang NAND dua masukan. Implementasi EX-OR menggunakan NAND adalah dibahas pada bab sebelumnya. Gerbang AND yang diperlukan untuk menghasilkan output CARRY diimplementasikan dengan melengkapi output NAND yang sudah tersedia dari variabel input.

-7482

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

Sensor Infrared adalah komponen elektronika yang dapat mendeteksi benda ketika cahaya infra merah terhalangi oleh benda. Sensor infared terdiri dari led infrared sebagai pemancar dan fototransistor sebagai penerima cahaya infra merah. Led infrared sebagai pemancar cahaya infra merah merupakan singkatan dari Light Emitting Diode Infrared yang terbuat dari bahan Galium Arsenida (GaAs) dapat memancarkan cahaya infra merah dan radiasi panas saat diberi energi listrik. (M. Aksin. 2013) Proses pemancaran cahaya akibat adanya energi listrik yang diberikan terhadap suatu bahan disebut dengan sifat elektroluminesensi. (Sutrisno. 1987). Gambar led infrared dapat dilihat pada gambar

Di sini kami mengetahui bahwa sinar infrared merupakan sinar yang tidak dapat di lihat. Panjang gelombangnya sendiri yaitu 700 nm dan 1 mm. Sehingga disini saya ingin membuktikan bahwa sinar infrared dapat dijadikan alat lacak atau biasa disebut sensor. dengan panjang gelombang dan frequensi yang diketahui, sensor infrared diharapkan mampu dijadikan sebagai alat pendeteksi benda yang dapat membuka sebuah pintu secara otomatis.

Infrared atau yang lazim dikenal dengan infra merah merupakan sinar elektromagnetik yang memiliki panjang gelombang lebih dari cahaya yang terlihat, yakni antara 700 nm dan 1 mm. Sinar infrared adalah cahaya yang tidak terlihat atau tak tertangkap mata. Apabila dilihat dengan menggunakan spektroskop cahaya maka radiasi dari sinar infrared akan terlihat pada spektrum elektromagnet dengan panjang gelombang yang berada di atas panjang gelombang cahaya merah.
Dengan adanya panjang gelombang ini menyebabkan sinar infrared tidak tertangkap mata, tetapi radiasi dari panas yang ditimbulkan masih dapat terdeteksi.

Tabel

- Touch Sensor

Seperti namanya, 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.

Sensor sentuh merupakan sebuah saklar yang cara penggunaanya dengan cara disentuh menggunakan jari. Ketika sensor ini disentuh maka sensor akan bernilai HIGH, karena tubuh manusia terdapat aliran listrik sehingga sensor ini dapat bekerja. Sensor ini dapat kita gunakan untuk menyalakan lampu, motor, membuka pintu dan masih banyak lainnya.

(TTP223B)

Dalam keadaan IDLE output yang dihasilkan adalah LOW (konsumsi daya sangat kecil) sedangkan saat ada jari yang menyentuh modul ini output yang dihasilkan adalah HIGH. Jika tidak ada aktifitas lebih dari 12 detik maka modul otomatis akan kembali ke mode IDLE (hemat daya).

Modul dapat dipasang di belakang permukaan plastik, kaca dan bahan non-logam lainnya untuk menutupi permukaan sensor. Selain itu, jika kita dapat mengatur posisi yang tepat untuk sentuhan, kita juga dapat menyembunyikannya di dalam dinding, meja dan bagian tombol tersembunyi lainnya.

Cara kerja: 1. Dalam keadaan normal, modul menghasilkan sinyal low (hemat daya).
4. Dilengkapi 4 lobang baut untuk memudahkan pemasangan
3. Jika tidak disentuh lagi selama 12 detik kembali ke mode hemat energi.

Kelebihan: - Konsumsi daya yang rendah - Bisa menerima tegangan dari 2 ~ 5.5V DC
- Dapat menggantikan fungsi saklar tradisional

Rumus Tegangan sentuh maksimal
𝐸𝑆 = 𝐼𝑘( 𝑅𝑘 + 1.5 𝜌𝑠)
Ket: 𝐼𝑘 = Arus fibrilasi
𝑅𝑘 = Nilai tahanan pada badan manusia
𝜌𝑠 = Tahanan Jenis tanah

- Sensor GP2D120

Sensor infrared ranger Sharp GP2D120 memiliki kemampuan membaca jarak 4-30 cm. Namun, hasil konversi A/D tidak linier. Artinya, tegangan output sensor tidak berbanding lurus dengan jarak hasil pengukuran.

Untuk itu, perlu dilakukan linierisasi, agar tegangan output sensor berbanding lurus dengan jarak hasil pengukuran.

Merujuk pada datasheet GP2D120, disebutkan persamaan interpolasi V = 1 / ( R + 0.42 ), dimana V adalah tegangan output sensor dan R adalah jarak hasil pengukuran.

🧠 Soal Problem (Uraian)

Problem 1:

Soal:
Jelaskan bagaimana prinsip kerja sistem Garasi Mobil Otomatis yang menggunakan sensor infrared, touch sensor, dan rangkaian Half-Adder! Sertakan hubungan antara output logika dengan kondisi ON/OFF motor dan lampu!

Jawaban:
Sistem garasi otomatis bekerja dengan memanfaatkan sensor infrared untuk mendeteksi keberadaan objek (seperti mobil). Ketika terdeteksi, output logika dari sensor menjadi "1", lalu masuk sebagai input A pada rangkaian Half-Adder. Jika hanya A yang bernilai 1 dan B = 0, maka output SUM = 1 dan CARRY = 0. Output ini mengaktifkan transistor dan relay, sehingga lampu ON dan motor OFF.

Sebaliknya, jika touch sensor disentuh, maka input B bernilai 1 dan A = 0. Maka SUM tetap 1, sehingga motor menyala dan lampu mati. Dengan demikian, rangkaian logika aritmatika ini mengatur ON/OFF motor dan lampu berdasarkan kombinasi input dari sensor.

Problem 2:

Soal:
Sebuah sensor suhu terhubung ke komparator non-inverting yang menggunakan IC LM324 untuk memutus motor oven saat suhu > 75°C. Jelaskan bagaimana prinsip kerja rangkaian tersebut secara logika dan fungsional!

Jawaban:
Sensor suhu menghasilkan tegangan yang meningkat seiring suhu. Output sensor dikirim ke input non-inverting (+) dari komparator. Jika suhu > 75°C, maka tegangan sensor > tegangan referensi (Vref) yang diatur sekitar 1.3V. Maka, output komparator akan menjadi logika tinggi (+Vsat), mengaktifkan transistor dan relay.

Relay ini memutus aliran listrik ke motor oven sebagai langkah proteksi. Jadi, komparator bekerja seperti saklar otomatis berdasarkan perbandingan tegangan suhu terhadap nilai ambang (Vref), untuk menjaga suhu tidak berlebihan.

✅ Soal Pilihan Ganda

Soal PG 1:

Dalam sistem garasi otomatis berbasis aritmatika, jika sensor infrared aktif (A=1) dan touch sensor tidak disentuh (B=0), maka output Half-Adder adalah...

A. SUM = 0, CARRY = 1
B. SUM = 1, CARRY = 1
C. SUM = 1, CARRY = 0
D. SUM = 0, CARRY = 0

Jawaban: ✅ C. SUM = 1, CARRY = 0
Pembahasan: Ini sesuai dengan tabel kebenaran Half-Adder: A=1, B=0 → SUM = 1, CARRY = 0.

Soal PG 2:

Komponen yang digunakan untuk memutus aliran listrik ke motor oven saat suhu melebihi ambang batas adalah...

A. Diode
B. Potensiometer
C. Relay
D. LED

Jawaban: ✅ C. Relay
Pembahasan: Relay digunakan sebagai saklar elektromagnetik yang dikendalikan oleh sinyal dari komparator untuk memutus sambungan ke motor.

4. Percobaan [Kembali]

Prosedur PercobaanTambahkan alat dan bahan yang dibutuhkan pada library
Susun pada schematic capture
Hubungkan tiap-tiap komponen seperti gambar dibawah
Run pada proteus (arah panah menunjukkan arah arus)

Foto

Prinsip Kerja:

1. Sensor Infrared (IR)

Sensor infrared digunakan untuk mendeteksi keberadaan objek (misalnya tangan pengguna atau pintu tertutup). Ketika terdeteksi objek, output sensor IR menjadi logika 1 dan digunakan sebagai input A pada Half Adder.

Berdasarkan truth table Half Adder, jika A = 1 dan B = 0, maka output S = 1.
Output ini masuk ke basis transistor melalui resistor 10kΩ sehingga transistor aktif.
Akibatnya, relay aktif dan menyalakan lampu oven (motor tidak aktif).
Ini sesuai dengan tulisan: "Output Motor akan Off jika Lampu ON."

2. Sensor Touch

Sensor touch digunakan sebagai input untuk menggantikan atau mengatur logika sistem (misalnya untuk menghidupkan motor).

Jika touch sensor ditekan, maka output = logika 1 dan digunakan sebagai input B pada Half Adder.
Dengan A = 0 dan B = 1, maka output S = 1.
Sama seperti sebelumnya, ini mengaktifkan transistor dan relay berpindah, motor oven menyala dan lampu mati.
Sesuai dengan tulisan: "Output Lamp akan Off jika Motor ON."

3. Sensor Suhu & Komparator Non-Inverting

Sensor suhu mendeteksi suhu dalam oven. Tegangan keluarannya dibandingkan dengan tegangan referensi menggunakan komparator non-inverting (IC LM324).

Ketika suhu > 75°C, tegangan input dari sensor > Vref (misalnya 1.30V), sehingga output komparator = logika tinggi (+Vsat ≈ 13.8V).
Sinyal ini mengaktifkan relay kedua melalui transistor, memutus aliran ke motor, dan motor berhenti berputar sebagai proteksi suhu.
Sesuai tulisan: "Motor akan berhenti berputar jika sudah mencapai 75°C."

4. Indikator dan Output Tambahan

LED indikator digunakan untuk menampilkan status sensor.
Buzzer (BAZ1 dan BAZ2) menandakan kondisi tertentu seperti suhu tinggi atau motor aktif.
Rangkaian Half Adder mendemonstrasikan operasi logika digital dasar sebagai pemrosesan sinyal dari sensor.

b) Rangkaian simulasi [kembali]

c) Video Simulasi [kembali]

5. Download File[kembali]

Cari Blog Ini

M.Dzikri Ramadhan