Tugas Besar - Sistem Keamanan Berkendara Mobil Listrik Bagi Disabilitas

Sistem Keamanan Berkendara Mobil Listrik Bagi Disabilitas

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan [kembali]

Untuk memahami cara kerja rangkaian sensor dan melakukan simulasi dari rangkaian touch sensor, magnetic sensor, rain sensor, dan infrared sensor untuk keamanan.
Untuk mengetahui aplikasi touch sensor, magnetic sensor, rain sensor, dan infrared sensor dalam kehidupan sehari hari.
Dapat mensimulsikan rangkaian touch sensor, magnetic sensor, rain sensor, dan infrared sensor untuk keamanan

2. Alat dan Bahan [kembali]

A. Alat

Instrumen

1. DC Voltmeter

Berikut adalah Spesifikasi dan keterangan Probe DC Volemeter

Terminals Mode

1. Power

Berfungsi untuk memberikan tegangan sumber pada rangkaian

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

Generator

1. Baterai

Spesifikasi

Input voltage: ac 100~240v / dc 10~30v
Output voltage: dc 1~35v
Max. Input current: dc 14a
Charging current: 0.1~10a
Discharging current: 0.1~1.0a
Balance current: 1.5a/cell max
Max. Discharging power: 15w
Max. Charging power: ac 100w / dc 250w
Jenis batre yg didukung: life, lilon, lipo 1~6s, lihv 1-6s, pb 1-12s, nimh, cd 1-16s
Ukuran: 126x115x49mm
Berat: 460gr

B. Bahan

1. Resistor

Cara menghitung nilai resistor:

Tabel warna

2. Kapasitor

Daftar nilai toleransi kapasitor :

B = 0.10pF

C = 0.25pF

D = 0.5pF

E = 0.5%

F = 1%

G = 2%

H = 3%

J = 5%

K = 10%

M = 20%

Z = + 80% dan -20%

3. Operasional Amplifier (Op-Amp) LM741

Pinout:

Keterangan:

4. Ground

5. Dioda

6. Transistor

Spesifikasi :

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

7. JK Flip-Flop (IC 74111)

8. D Flip-Flop

9. Dekoder IC 74HC139

10. IC 74LS74

11. IC 555

12. Dekoder BCD to Seven Segment (IC 7447)

13. IC 74247

14. IC L298

15. Inverter NOT

Spesifikasi IC inverter yang dijual dipasaran:

TTL Logic NOT Gates
74LS04 Hex Inverting NOT Gate
74LS14 Hex Schmitt Inverting NOT Gate
74LS1004 Hex Inverting Drivers
CMOS Logic NOT Gates
CD4009 Hex Inverting NOT Gate
CD4069 Hex Inverting NOT Gate

16. Potensiometer

spesifikasi:

Komponen Input

1. Logic state

Pinout

2. Touch Sensor

Pin Out

Spesifikasi:

3. Magnetic Sensor

Pin OUT

4. Rain Sensor

Spesifikasi :

Adoptshigh quality of RF-04 double sidedmaterial.
Area:5cm x 4cm nickel plateon side,
Anti-oxidation,anti-conductivity, with long use time;
Comparator output signal clean waveform is good, driving ability, over 15mA;
Potentiometer adjust the sensitivity;
Working voltage 5V;Output format: Digital switching output (0 and 1) and analog voltage output AO;
With bolt holes for easy installation;
Small board PCB size: 3.2cm x 1.4cm;
Usesa wide voltage LM393 comparator

5. Infrared Sensor

Komponen Output

1. Motor

Spesifikasi :

Daya: 2.2KW/3HP/3PK
Voltage : 220/380V/3phase
Speed : 1435RPM/4Poles 50Hz
Frame Size : 100L
As/Shaft : 28mm
Mounted : B5 (Flange Mounted)

Pin out:

2. Transistor NPN (BC-547)

Pin out:

Spesifikasi:

3. Relay

Pin out:

spesifikasi:

4. Seven Segmen Katoda

3. Dasar Teori [kembali]

A. Resistor

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:

B. Dioda

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:

Dioda Penyearah (Dioda Biasa atau Dioda Bridge) yang berfungsi sebagai penyearah arus AC ke arus DC.
Dioda Zener yang berfungsi sebagai pengaman rangkaian dan juga sebagai penstabil tegangan.
Dioda LED yang berfungsi sebagai lampu Indikator ataupun lampu penerangan.
Dioda Photo yang berfungsi sebagai sensor cahaya.
Dioda Schottky yang berfungsi sebagai Pengendali.

Pada grafik terlihat bahwa pada tegangan dibawah ambang batas tegangan mundur (reverse) sebuah dioda akan tembus (menghantar) dan tidak bisa menahan lagi. Batas ini disebut dengan area tegangan breakdown dioda. Kondisi dioda pada area ini adalah tembus atau menghantar dan tidak menghambat. Kemudian pada level tegangan diantara tegangan breakdown dan tegangan forward terdapat area tegangan reverse dan tegangan cut off. Pada area ini kondisi dioda adalah menahan atau tidak mengalirkan arus listrik.

C. Transistor

Transistor adalah sebuah komponen di dalam elektronika yang diciptakan dari bahan-bahan semikonduktor dan memiliki tiga buah kaki. Masing-masing kaki disebut sebagai basis, kolektor, dan emitor.

Emitor (E) memiliki fungsi untuk menghasilkan elektron atau muatan negatif.
Kolektor (C) berperan sebagai saluran bagi muatan negatif untuk keluar dari dalam transistor.
Basis (B) berguna untuk mengatur arah gerak muatan negatif yang keluar dari transistor melalui kolektor.

Berfungsi sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal. Selain itu, transistor biasanya juga dapat digunakan sebagai saklar dalam rangkaian elektronika. Jika ada arus yang cukup besar di kaki basis, transistor akan mencapai titik jenuh. Pada titik 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.

Spesifikasi :

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

Konfigurasi Transistor

Konfigurasi Common Base 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 (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 (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.

D. OP AMP (LM741)

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.

Karakteristik penguat ideal adalah:

Gain sangat besar (AOL >>). Penguatan open loop adalah sangat besar karena feedback-nya tidak ada atau RF = tak terhingga, serta pada rentang frekuensi yang luas.
Impedansi input sangat besar (Zi >>). Impedansi input adalah sangat besar sehingga arus input ke rangkaian dalam op-amp sangat kecil sehingga tegangan input sepenuhnya dapat dikuatkan.
Impedansi output sangat kecil (Zo <<).

E. Potensiometer

Potensiometer adalah resistor tiga terminal dengan sambungan geser yang membentuk pembagi tegangan dapat disetel. Potensiometer juga biasanya di sebut sebagai resistor variabel dikarenakan kita dapat mengubah besaran dari resistansinya.

Potensiometer / Potmeter terdiri dari kawat resistif panjang L yang terbuat dari magnum atau dengan konstantan dan baterai yang dikenal EMF V. Tegangan ini disebut sebagai tegangan sel driver (driver cell voltage).

Hubungkan kedua ujung kabel resistif L ke terminal baterai seperti yang ditunjukkan di bawah ini; mari kita asumsikan ini adalah pengaturan rangkaian primer. Satu terminal sel lain (yang EMF E-nya harus diukur) berada di salah satu ujung rangkaian primer dan ujung terminal sel lainnya terhubung ke titik mana pun pada kawat resistif melalui galvanometer G.

Sekarang, mari kita asumsikan susunan ini adalah sirkuit sekunder. Susunan potmeter seperti yang ditunjukkan di bawah ini.

Prinsip kerja dasar ini didasarkan pada fakta bahwa jatuhnya potensi di setiap bagian kawat berbanding lurus dengan panjang kawat, asalkan kawat memiliki area penampang yang seragam dan arus konstan mengalir melalui itu.

“Ketika tidak ada perbedaan potensial antara dua node ada arus listrik akan mengalir"

Sekarang kawat potmeter sebenarnya adalah kawat dengan resistivitas tinggi (ῥ) dengan luas penampang seragam A. Dengan demikian, di seluruh kawat, ia memiliki resistansi seragam. Sekarang terminal potensiometer ini terhubung ke sel EMF V tinggi (mengabaikan resistansi internalnya) yang disebut sel driver atau sumber tegangan. Biarkan arus melalui potensiometer adalah I dan R adalah resistansi total potensiometer.

Kemudian oleh hukum Ohm V = IR

Kita tahu bahwa R = ῥL / A

Jadi, V = I ῥL / A

Karena ῥ dan A selalu konstan dan saat ini saya dijaga konstan oleh rheostat.

Jadi L ῥ / A = K (konstan)

Jadi, V = KL. Sekarang anggaplah sel E dari EMF yang lebih rendah dari sel driver ditempatkan di sirkuit seperti yang ditunjukkan di atas. Katakanlah ia memiliki EMF E. Sekarang di kawat potmeter katakan panjangnya x potensiometer telah menjadi E.

E = L ῥx / A = Kx

Ketika sel ini dimasukkan ke dalam sirkuit seperti yang ditunjukkan di atas dengan jokey yang terhubung ke panjang yang sesuai (x), tidak akan ada aliran arus melalui galvanometer karena ketika beda potensial sama dengan nol, tidak ada arus yang akan mengalir melaluinya.

Jadi galvanometer G menunjukkan deteksi nol. Maka panjang (x) disebut panjang dari titik nol. Sekarang dengan mengetahui konstanta K dan panjang x. Kami dapat menemukan EMF yang tidak diketahui.

F. Infrared Sensor

Sensor inframerah (IR) adalah perangkat elektronik yang mengukur dan mendeteksi radiasi infra merah di lingkungan sekitarnya. Radiasi inframerah secara tidak sengaja ditemukan oleh seorang astronom bernama William Herchel pada tahun 1800. Saat mengukur suhu setiap warna cahaya (dipisahkan oleh prisma), diperlihatkan bahwa suhu yang berada tepat di luar lampu merah adalah yang tertinggi. IR tidak terlihat oleh mata manusia, karena panjang gelombangnya lebih panjang dari pada cahaya tampak (meskipun masih pada spektrum elektromagnetik yang sama)

G. Rain Sensor

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.

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

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

Spesifikasi:

Adoptshigh quality of RF-04 double sidedmaterial.
Area:5cm x 4cm nickel plateon side,
Anti-oxidation,anti-conductivity, with long use time;
Comparator output signal clean waveform is good, driving ability, over 15mA;
Potentiometer adjust the sensitivity;
Working voltage 5V;
Output format: Digital switching output (0 and 1) and analog voltage output AO;
With bolt holes for easy installation;
Small board PCB size: 3.2cm x 1.4cm;
Uses wide voltage LM393 comparator

H. Touch Sensor

Touch sensor merupakan sebuah lapisan penerima input dari luar monitor. Input dari touchscreen adalah sebuah sentuhan, maka dari itu sensornya juga merupakan sensor sentuh. Biasanya sensor sentuh berupa sebuah panel terbuat dari kaca yang permukaannya sangat responsif jika disentuh. Touch sensor ini diletakkan di permukaan paling depan dari sebuah layar touchscreen, dengan demikian area yang responsif terhadap sentuhan menutupi area pandang dari layar monitor. Maka dari itu ketika kita menyentuh permukaan layar monitornya, input juga telah diberikan oleh kita. Teknologi touch sensor yang kini banyak digunakan terdiri dari tiga macam, seperti yang telah dijelaskan di atas, yaitu Resistive touchscreen, Capasitive touchscreen, dan Surface wave touchscreen.

Grafik Respon Touch Sensor

Pada grafik respon tocuh sensor di atas diperoleh bahwa saat sebelun sensor disentuh, pada touch sensor memiliki sinyal sentuh penuh, maka saat sensor touch disentuh, sinyal pada sensor akan menurun kekuatannya dimana saat proses penurunan sinyal touch sensor, kinerja touch sensor bekerja mengaktifkan touch sensor sehingga touch sensor menghasilkan tegangan output.

I. Magnetic Reed Switch Sensor

Magnetic reed switch sensor, atau disebut juga reed switch, adalah sebuah sensor yang digunakan untuk mendeteksi medan magnet. Sensor ini terdiri dari dua strip logam tipis yang terpisah oleh sebuah kaca tabung. Ketika medan magnet diterapkan pada sensor, strip logam akan terhubung satu sama lain, menciptakan sambungan listrik. Berikut adalah penjelasan rinci mengenai magnetic reed switch sensor:

Prinsip Kerja

Sensor reed switch bekerja berdasarkan prinsip terbuka dan tertutupnya kontak logam dengan adanya medan magnet. Ketika tidak ada medan magnet yang diterapkan pada sensor, strip logam akan berada dalam posisi terpisah, sehingga tidak ada arus yang mengalir dan sambungan listrik terputus. Namun, ketika medan magnet diterapkan pada sensor, strip logam akan ditarik bersama-sama dan menciptakan sambungan listrik, sehingga arus dapat mengalir melalui sensor.

Struktur Fisik

Reed switch terdiri dari dua strip logam tipis yang ditempatkan di dalam tabung kaca. Strip logam ini biasanya terbuat dari nikel-ferit atau besi-kobalt, yang memiliki sifat magnetik yang baik. Tabung kaca melindungi strip logam dari kerusakan fisik dan pengaruh lingkungan luar.

Kontak

Ketika strip logam terhubung, kontak dalam reed switch akan menutup dan arus dapat mengalir melalui sensor. Kontak ini bisa berupa kontak biasa (Normally Open, NO) yang terbuka ketika tidak ada medan magnet, atau kontak biasa terbuka (Normally Closed, NC) yang terhubung ketika tidak ada medan magnet. Terdapat juga tipe reed switch yang dapat berfungsi sebagai kontak ganda (Changeover, CO), yang dapat beroperasi sebagai NO atau NC tergantung pada kondisi medan magnet yang diterapkan.

Aplikasi

Magnetic reed switch sensor memiliki berbagai aplikasi, termasuk dalam deteksi posisi, pengendalian gerakan, sistem keamanan, deteksi pintu atau jendela terbuka, sensor pengisian baterai, dan banyak lagi. Keuntungan sensor reed switch meliputi daya tahan yang baik, konsumsi daya rendah, dan kemampuan bekerja dalam lingkungan yang keras dan berbahaya.

Sensor ini dapat terpengaruh oleh medan magnet eksternal yang kuat, dan kontaknya bisa aus seiring penggunaan jangka panjang. Selain itu, sensor reed switch tidak cocok untuk penggunaan yang membutuhkan tingkat presisi tinggi atau kecepatan tinggi karena ada waktu beralih yang terkait dengan membukanya atau menutupnya kontak. Reed switch secara umum merupakan sensor elektrik yang dioperasikan dengan memanfaatkan medan magnet sebagai pengubah kondisinya. Atau secara ringkas disebut sensor magnet karena akan aktif jika terkena lempengan magnet.

Spesifikasi :

Operating Voltage: 3.3V to 5V DC
Output format: Digital switching output ( 0 and 1 )
LEDs indicating output and power
PCB Size: 32mm x 14mm
LM393 based design
Easy to use with Microcontrollers or even with normal Digital/Analog IC

grafik sensor:

J. Inverter NOT

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 di atas.

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

K. JK flip-flop (IC 74111)

JK flip-flop sering diaplikasikan sebagai komponen dasar suatu counter atau pencacah naik (up counter) ataupun pencacah turun (down counter). JK flip flop dalam penyebutanya di dunia digital sering di tulis dengan simbol JK -FF. Dalam artikel yang sedikit ini akan diuraikan cara membangun sebuah JK flip-flop menggunakan komponen utama berupa RS flip-flop. Rangkaian Dasar JK Flip-Flop

Gambar rangkaian diatas memperlihatkan salah satu cara untuk membangun sebuah flip-flop JK, J dan K disebut masukan pengendali karena menentukan apa yang dilakukan oleh flip-flop pada saat suatu pinggiran pulsa positif diberikan. Rangkaian RC mempunyai tetapan waktu yang sangat pendek, hal ini mengubah pulsa lonceng segiempat menjadi impuls sempit. Pada saat J dan K keduanya 0, Q tetap pada nilai terakhirnya. Pada saat J rendah dan K tinggi, gerbang atas tertutup, maka tidak terdapat kemungkinan untuk mengeset flip-flop. Pada saat Q adalah tinggi, gerbang bawah melewatkan pemicu reset segera setelah pinggiran pulsa lonceng positif berikutnya tiba. Hal ini mendorong Q menjadi rendah . Oleh karenanya J = 0 dan K=1 berarti bahwa pinggiran pulsa lonceng positif berikutnya akan mereset flip-flopnya. Pada saat J tinggi dan K rendah, gerbang bawah tertutup dan pada saat J dan K keduanya tinggi, kita dapat mengeset atau mereset flip-flopnya. Untuk lebih jelasnya daat dilihat pada tabel kebenaran JK flip-flop berikut.

L. Relay

Relay adalah suatu peranti yang bekerja berdasarkan elektromagnetik untuk menggerakan sejumlah kontaktor yang tersusun atau sebuah saklar elektronis yang dapat dikendalikan dari rangkaian elektronik lainnya dengan memanfaatkan tenaga listrik sebagai sumber energinya. Kontaktor akan tertutup (menyala) atau terbuka (mati) karena efek induksi magnet yang dihasilkan kumparan (induktor) ketika dialiri arus listrik. Berbeda dengan saklar, pergerakan kontaktor (on atau off) dilakukan manual tanpa perlu arus listrik. Relay memiliki beberapa kontak yang dapat berupa kontak tunggal (single-throw) atau kontak berganda (double-throw). Kontak tersebut terdiri dari terminal input (common), terminal keluaran (normally open, NO), dan terminal keluaran alternatif (normally closed, NC). Ketika relay diaktifkan, kontak akan berubah posisi, yaitu NO akan terbuka dan NC akan tertutup, atau sebaliknya, tergantung pada jenis relay. Terdapat berbagai jenis relay yang dirancang untuk berbagai aplikasi, seperti relay elektromagnetik, relay solid-state, relay thermal, relay waktu, dan lain sebagainya. Setiap jenis relay memiliki karakteristik operasional dan aplikasi yang berbeda. Relay memiliki beberapa kelemahan, seperti adanya waktu respons yang terkait dengan waktu yang dibutuhkan untuk mengaktifkan dan mematikan kontak, potensi aus dan keausan pada kontak relay akibat beralih arus yang tinggi, dan potensi getaran atau suara saat beralih.

Kapasitas Pengalihan Maksimum:

M. Baterai

Baterai (Battery) adalah sebuah alat yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi Listrik yang dapat digunakan oleh suatu perangkat Elektronik. Hampir semua perangkat elektronik yang portabel seperti Handphone, Laptop, Senter, ataupun Remote Control menggunakan Baterai sebagai sumber listriknya. Dengan adanya Baterai, kita tidak perlu menyambungkan kabel listrik untuk dapat mengaktifkan perangkat elektronik kita sehingga dapat dengan mudah dibawa kemana-mana. Dalam kehidupan kita sehari-hari, kita dapat menemui dua jenis Baterai yaitu Baterai yang hanya dapat dipakai sekali saja (Single Use) dan Baterai yang dapat di isi ulang (Rechargeable).

Baterai dalam sistem PV mengalami berulang kali siklus pengisian dan pengosongan selama umur pakainya. Siklus hidup (cycle life) baterai adalah banyaknya pengisian dan pengosongan hingga kapasitas baterai turun (melemah) dan tersisa 80% dari kapasitas nominalnya. Pabrik baterai biasanya mencantumkan siklus hidup pada spesifikasi teknis baterai. Mencantumkan satu nilai siklus hidup (cycle life) sebenarnya terlalu menyederhanakan informasi, karena siklus hidup baterai juga tergantung pada suhu baterai.

Dari grafik di atas, terlihat pada suhu operasional baterai yang lebih rendah, siklus hidup baterai lebih lama. Siklus hidup baterai juga tergantung dari DoD, artinya baterai yang dikosongkan hanya 50% dari kapasitasnya, berumur lebih lama jika dikosongkan hingga 80%, namun membuat sistem menjadi lebih mahal, karena membutuhkan kapasitas baterai lebih besar untuk mengakomodasi kebutuhan yang sama.

Jika pada suhu operasional lebih rendah, umur baterai lebih lama, namun ada efek negatif berkaitan dengan kapasitas baterai. Pada suhu yang lebih rendah, kapasitas baterai menjadi lebih rendah. Hal ini disebabkan karena pada suhu yang lebih tinggi, reaksi kimia yang terjadi pada baterai bergerak lebih aktif/cepat, sehingga kapasitas baterai cenderung lebih tinggi.

Terkadang, pada suhu yang lebih tinggi, kapasitas baterai justru dapat lebih besar dari angka nominalnya, meskipun pada suhu tinggi, elemen baterai terlalu aktif, juga berakibat buruk pada kesehatan baterai.

N. 7 Segment Katoda

Layar tujuh segmen adalah salah satu perangkat layar untuk menampilkan sistem angka desimal yang merupakan alternatif dari layar dot-matrix. Layar tujuh segmen ini sering kali digunakan pada jam digital, meteran elektronik, dan perangkat elektronik lainnya yang menampilkan informasi numerik. Display tujuh segmen katoda terdiri dari tujuh segmen yang membentuk angka atau karakter dan satu titik desimal (dot) sebagai segmen tambahan. Segmen-segmen ini ditempatkan dalam bentuk angka 8, dengan segmen tengah yang terhubung pada titik tengah dari angka 8. Setiap segmen diberi label sebagai a, b, c, d, e, f, dan g. Pada display tujuh segmen katoda, setiap segmen memiliki LED (Light Emitting Diode) yang terpisah. LED mewakili segmen yang akan menyala ketika arus dialirkan melalui LED tersebut. Saat arus dialirkan, LED akan menghasilkan cahaya yang terlihat.

O. Dekoder (IC 7447)

Dekoder IC 7447 adalah sebuah Integrated Circuit (IC) yang dirancang sebagai dekoder tujuh segmen. IC ini digunakan untuk mengkonversi kode biner ke display tujuh segmen yang biasa digunakan pada tampilan angka pada display tujuh segmen 7-segment.

Berikut adalah beberapa fitur dan penjelasan mengenai IC 7447:

Jenis IC: IC 7447 merupakan dekoder tujuh segmen khusus yang secara khusus dirancang untuk mengoperasikan display tujuh segmen 7-segment.
Masukan Biner: IC 7447 memiliki 4 buah masukan biner (A, B, C, D) yang digunakan untuk memberikan masukan kode biner yang akan diterjemahkan menjadi output yang sesuai dengan pola segmen display tujuh segmen.
Output Segment: IC 7447 menghasilkan output pada 7 buah jalur keluaran (a, b, c, d, e, f, g) yang mengendalikan segmen-segmen display tujuh segmen. Setiap segmen (a, b, c, d, e, f, g) merepresentasikan satu segmen dari display tujuh segmen dan dapat dihubungkan langsung ke masing-masing segmen display tujuh segmen.
Output Tambahan: IC 7447 juga menyediakan tiga jalur keluaran tambahan (RBO, RBI, LT) yang dapat digunakan untuk tujuan lain, seperti penggunaan multiplexing atau kontrol tambahan.
Pola Output: Setiap kombinasi masukan biner yang diberikan pada masukan A, B, C, dan D diinterpretasikan oleh IC 7447 dan menghasilkan keluaran yang sesuai pada segmen-segmen display tujuh segmen. Pola segmen yang aktif untuk angka tertentu diatur oleh kombinasi masukan biner yang diberikan.
Koneksi dengan Display: Untuk mengoperasikan display tujuh segmen, keluaran IC 7447 (a, b, c, d, e, f, g) dihubungkan ke masing-masing segmen display tujuh segmen yang sesuai. Selain itu, terminal LT biasanya dihubungkan ke ground (GND), dan terminal RBO dan RBI dapat diabaikan atau digunakan sesuai kebutuhan aplikasi.

Dekoder IC 7447 sangat berguna dalam penggunaan display tujuh segmen untuk menampilkan angka atau karakter. Namun, perlu diperhatikan bahwa IC 7447 tidak memiliki fitur decoder/demultiplexer tambahan yang dapat mengkonversi kode dari tujuh segmen menjadi kode biner.

P. Motor

Motor listrik adalah alat untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Alat yang berfungsi sebaliknya, mengubah energi mekanik menjadi energi listrik disebut generator atau dinamo. Motor listrik dapat ditemukan pada peralatan rumah tangga seperti kipas angin, mesin cuci, pompa air dan penyedot debu

Q. IC L298

IC L298 adalah sebuah Integrated Circuit (IC) yang dirancang sebagai pengendali motor dan pengendali beban berdaya tinggi. IC ini biasanya digunakan dalam aplikasi robotika dan kendali motor di mana diperlukan arus tinggi dan pengendalian kecepatan motor. Berikut adalah penjelasan lebih rinci mengenai IC L298:

Jenis IC: IC L298 adalah pengendali motor dual H-bridge. H-bridge adalah konfigurasi elektronika yang memungkinkan arus mengalir dalam dua arah melalui motor, sehingga memungkinkan kontrol arah putaran motor.
Tegangan Operasional: IC L298 bekerja pada rentang tegangan operasional yang cukup luas, biasanya antara 5V hingga 46V. Rentang tegangan ini memungkinkan penggunaan IC ini dengan berbagai jenis motor yang membutuhkan tegangan operasional yang berbeda.
Arus Maksimum: IC L298 dapat menangani arus hingga 2A per jalur output. Ini memungkinkan pengendalian motor dengan arus tinggi, seperti motor DC atau motor stepper.
Kontrol Dual H-Bridge: IC L298 memiliki empat jalur output, masing-masing terdiri dari dua pin. Setiap jalur output terhubung dengan H-bridge yang independen, yang memungkinkan kontrol individu terhadap dua motor atau beban daya tinggi yang terpisah.
Kontrol Arah Putaran: IC L298 memungkinkan pengendalian arah putaran motor dengan mengontrol sinyal di empat pin kontrol (IN1, IN2, IN3, IN4). Kombinasi logika yang berbeda pada pin kontrol ini memungkinkan pengaturan arah putaran motor.
Fungsi Brake: IC L298 juga mendukung fungsi "brake" yang memungkinkan pengereman cepat motor ketika diperlukan. Ini dilakukan dengan mengaktifkan kedua pin kontrol pada H-bridge yang sama secara bersamaan.
Perlindungan Termal: IC L298 dilengkapi dengan perlindungan termal internal. Jika suhu IC naik melebihi ambang batas tertentu, IC akan melindungi dirinya sendiri dengan membatasi arus yang melewatinya untuk mencegah kerusakan.
Aplikasi Umum: IC L298 banyak digunakan dalam robotika, kendali motor, mobil robot, kendaraan listrik, dan aplikasi lain yang membutuhkan pengendalian motor arus tinggi.

R. D flip-flop (IC 74LS74)

IC 74LS74 adalah sebuah Integrated Circuit (IC) yang merupakan jenis flip-flop tipe D dengan dua unit flip-flop tipe D dalam satu paket. Flip-flop tipe D digunakan untuk menyimpan dan mengubah data dalam rangkaian digital. Berikut adalah penjelasan rinci mengenai IC 74LS74:

Jenis IC: IC 74LS74 adalah flip-flop tipe D, yang berarti ia menggunakan input data tunggal (D) untuk menyimpan dan mengubah data.
Tegangan Operasional: IC 74LS74 bekerja pada rentang tegangan operasional antara 4,75V hingga 5,25V DC. Ini adalah tegangan tipikal yang digunakan pada sistem logika TTL (Transistor-Transistor Logic) pada seri 74LS.
Input Data (D): IC 74LS74 memiliki dua input data (D) yang mewakili data yang akan disimpan atau diubah dalam flip-flop. Input D1 dan D2 masing-masing terhubung ke flip-flop pertama (FF1) dan flip-flop kedua (FF2) dalam IC.
Clock (CLK): IC 74LS74 memiliki input clock (CLK) yang digunakan untuk mengontrol kapan data akan disimpan atau diubah dalam flip-flop. Pada setiap naik atau turunnya sinyal clock, data pada input D akan disimpan ke dalam flip-flop.
Preset (PRE) dan Clear (CLR): IC 74LS74 memiliki input preset (PRE) dan clear (CLR) yang digunakan untuk mengatur keadaan awal atau reset flip-flop. Ketika input PRE diberi sinyal logika rendah, flip-flop akan menghasilkan output logika tinggi. Sedangkan, ketika input CLR diberi sinyal logika rendah, flip-flop akan menghasilkan output logika rendah. Jika kedua input PRE dan CLR diberi sinyal logika tinggi, flip-flop akan beroperasi normal.
Output Q dan Q': IC 74LS74 menghasilkan dua output, yaitu Q dan Q' (Q not). Output Q1 dan Q2 masing-masing merupakan output dari FF1 dan FF2 dan mewakili nilai data yang tersimpan dalam flip-flop. Output Q' adalah kebalikan dari nilai Q.
Koneksi Ganda: IC 74LS74 memiliki kemampuan koneksi ganda, yang memungkinkan output Q dari flip-flop pertama (FF1) dihubungkan ke input D flip-flop kedua (FF2). Hal ini memungkinkan untuk menghubungkan beberapa IC 74LS74 secara seri untuk memperluas jumlah flip-flop tipe D.
Aplikasi Umum: IC 74LS74 umumnya digunakan dalam rangkaian digital untuk menyimpan dan mengubah data pada waktu yang ditentukan oleh clock. Flip-flop tipe D sering digunakan dalam berbagai aplikasi seperti pengatur waktu, pemrograman sekuen, pengendalian logika, dan penyimpanan data sementara.

S. IC 555

IC 555, juga dikenal sebagai Timer 555, adalah sebuah Integrated Circuit (IC) yang terkenal dan serbaguna yang digunakan dalam berbagai aplikasi seperti timer, osilator, pembangkit pulsa, dan aplikasi pengaturan waktu. Berikut adalah penjelasan rinci mengenai IC 555:

Jenis IC: IC 555 adalah sebuah timer multivibrator yang dirancang untuk menghasilkan sinyal berbentuk gelombang, baik dalam mode monostable (one-shot) atau astable (osilator).
Tegangan Operasional: IC 555 dapat beroperasi pada rentang tegangan yang luas, biasanya antara 4,5V hingga 18V DC. Terdapat juga varian IC 555 yang dapat bekerja pada tegangan yang lebih rendah, seperti IC 555L yang cocok untuk aplikasi dengan tegangan rendah.
Kontrol Tegangan Referensi: IC 555 dilengkapi dengan terminal kontrol tegangan referensi (Control Voltage, CV) yang dapat digunakan untuk memodulasi waktu kerja timer dengan memberikan tegangan eksternal. Ini memungkinkan pengguna untuk mengatur tingkat output sesuai dengan kebutuhan.
Kontrol Threshold dan Trigger: IC 555 memiliki terminal threshold (TH) dan trigger (TR) yang digunakan untuk mengatur ambang batas dan sinyal pemicu. Ketika tegangan di terminal trigger jatuh di bawah dua per tiga tegangan sumber, timer akan dimulai dan menghasilkan sinyal keluaran sesuai dengan mode kerjanya.
Mode Monostable (One-shot): IC 555 dapat digunakan dalam mode monostable, di mana timer menghasilkan pulsa tunggal dengan durasi yang ditentukan oleh komponen eksternal seperti resistor dan kapasitor. Saat terjadi pemicu, timer akan mengaktifkan sinyal output dengan durasi yang telah ditentukan sebelumnya.
Mode Astable (Oscillator): IC 555 juga dapat digunakan dalam mode astable, di mana timer menghasilkan sinyal keluaran dalam bentuk osilasi berulang dengan durasi High dan Low yang ditentukan oleh komponen eksternal. Mode astable memungkinkan IC 555 berfungsi sebagai pembangkit pulsa, osilator frekuensi tetap, atau pembangkit gelombang kotak.
Output: IC 555 memiliki terminal output (OUT) yang menghasilkan sinyal keluaran sesuai dengan mode operasinya. Output bisa berupa pulsa tunggal (mode monostable) atau osilasi berulang (mode astable).
Aplikasi Umum: IC 555 sering digunakan dalam berbagai aplikasi elektronik, seperti timer delay, saklar waktu, alarm, lampu berkedip, sirene, generator frekuensi, dan banyak lagi. IC 555 telah menjadi IC yang sangat populer dan serbaguna dalam dunia elektronik.

4. Percobaan [Kembali]

a. Prosedur Percobaan

siapkan alat dan bahan yaitu magnetic sensor, touch sensor, rain sensor, infrared Sensor, logicstate, NPN Transistor, baterai, relay, power, Op-Amp, diode, resistor, ground, motor, DC voltmeter.
Letakkan semua alat dan bahan sesuai dengan posisi dimana alat dan bahan terletak.
Tepatkan posisi letaknya dengan gambar rangkaian
Selanjutnya, hubungkan semua alat dan bahan menjadi suatu rangkaian yang utuh
Lalu, jalankan rangkaian, jika tidak terjadi error, maka motor akan bergerak yang berarti rangkaian bekerja

b. Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja Rangkaian

1. Rain Sensor

Sensor Hujan akan mengaktifkan relay yang menggerakan baterai pada motor wiper kaca depan mobil, output rain sensor akan masuk ke IC 4017(T FlipFlop) yang mengendalikan arah gerak pada IC L298 yang membolakbalikkan motor wiper.

2. Touch Sensor

pada sistem penggerak mobil terdapat 3 sensor touch yang berfungsi sebagai kontrol maju, mundur dan rem tangan pada mobil listrik. output sensor Touch maju dan mundur akan masuk ke IC 4027(JK FlipFlop) yang outputnya masuk dan menjadi kontrol pada arah gerak motor pada IC L298. IC 555 digunakan untuk pulse generator yang dikendalikan oleh pedal gas yang menggunakan potensiometer pada stir mobil. output dari IC 555 ini akan mengendalikan kecepatan motor yang terhubung dengan L298. sensor touch rem tangan mengendalikan switch pada motor yang apabila sensor berlogika 1 maka rem tangan tidak aktif dan motor akan terhubung dengan sumber baterai, apabila sensor berlogika 0 maka rem tangan aktif dan membuka hubungan antara motor dengan sumber baterai sehingga motor mati.

3. Magnetic Sensor

Sensor magnet yang terletak pada pintu mobil akan berlogika 1 menuju IC 74LS74 (D FlipFlop) ketika pintu mobil ditutup maka motor seatbelt yang dikendalikan arahnya melalui IC L298 akan bergerak secara otomatis dari depan ke samping pengemudi jika berlogika 1 dan bergerak ke depan pengemudi ketika sensor berlogika 0.

4. Infrared Sensor

sensor IR yang terhubung dengan Decoder IC 74247 dan IC 7447 akan menunjukan output pada 7-segment bertulisan GO jika sensor berlogika 0 yang mengindikasikan sensor tidak mendeteksi adanya hambatan pada depan mobil. 7-segment akan menunjukan tulisan Stop jika sensor IR berlogika 1 yang mengindikasikan adanya hambaran pada bagian depan mobil.

Search This Blog

Farras Zachran Anthony