Tugas Besar

Aplikasi Flip-Flop

SMART PARKING CONTROL ROOM

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Rangkaian

5. Video

6. File Download

1. Tujuan [Kembali]

• Mengetahui pengertian Sensor PIR, Sensor Piezo, Sensor Suhu dan Sensor Touch

• Mengetahui Simulasi rangkaian Sensor PIR, Sensor Piezo, Sensor Suhu dan Sensor Touch dengan menggunakan aplikasi proteus
• Mengetahui aplikasi dari flip-flop
• Mengetahui prinsip kerja Sensor PIR, Sensor Piezo, Sensor Suhu dan Sensor Touch

2. Alat dan Bahan [Kembali]

1. Alat

Instrument

1. Voltmeter DC

Berikut adalah Spesifikasi dan keterangan Probe DC Volemeter

Generator Daya

 2. Power Suply

 

Berfungsi sebagai sumber daya bagi sensor ataupun rangkaian. Spesifikasi :

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

3. Baterai

Spesifikasi dan Pinout Baterai

• 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

 

2. Bahan

4. Resistor

 

Spesifikasi Resistor yang digunakan:

Resistor 10k

Resistor 12k

Resistor 500 ohm 

  5. Diode

 

spesifikasi Dioda:

 

6. Transistor

Spesifikasi Transistor:

1. DC Current gain(hfe) maksimal 800
2. Arus Collector kontinu(Ic) 100mA
3. Tegangan Base-Emitter(Vbe) 6V
4. Arus Base(Ib) maksimal 5mA

7. Gerbang Logika AND (IC 7411)

8.  Op Amp 741

 

Spesifikasi:

9. Potensiometer

    

    Spesifikasi Potensiometer:

    

10. IC 7474

Spesifikasi:

11. Inverter Not

12. IC 74111 (JK flip flop)

Komponen Input

13. Logic state

14. Sensor PIR

Spesifikasi

15. Sensor Piezo

Spesifikasi:

• Working Voltage: 3.3V or 5V
• Working Current: <1mA
• Operating Temperature Range: -10 ~ + 70

16. Sensor Suhu LM35

 

Spesifikasi:

• Tegangan kerja berkisar 4 Volt DC - 30 Volt DC.
• Output linier dengan kenaikan tegangan 10mV (0.01V) untuk setiap kenaikan suhu sebesar 1 derajat celcius.
• Arus kerja yang rendah yaitu kurang dari 60mikro Ampere.
• Dapar mengukur suhu dengan range -55 sampai 150 celcius.
• Akurasi kuranglebih 0.5 derajat celcius pada suhu ruangan.

17. Sensor Touch

A. Spesifikasi :

• Operating voltage 2.0V~5.5V
• Operating current @VDD=3V, no load
• At low power mode typical 1.5uA, maximum 3.0uA
• The response time max 220mS at low power mode @VDD=3V
• Sensitivity can adjust by the capacitance(0~50pF) outside
• Stable touching detection of human body for replacing traditional direct switch key
• Provides Low Power mode
• Provides direct mode、toggle mode by pad option(TOG pin) Q pin is CMOS output
• All output modes can be selected active high or active low by pad option(AHLB pin)
• After power-on have about 0.5sec stable-time, during the time do not touch the key pad, and the function is disabled
• Auto calibration for life at low power mode the re-calibration period is about 4.0sec normally, when key detected touch and released touch, the auto re-calibration will be redoing after about 16sec from releasing key
• The sensitivity of TTP223N-BA6 is better than TTP223-BA6’s. but the stability of TTP223N-BA6 is worse than TTP223-BA6’s.

Komponen Output

18. Relay

Spesifikasi Relay:

    

19. Motor DC

 DC Motor Specifications

• Standard 130 Type DC motor
• Operating Voltage: 4.5V to 9V
• Recommended/Rated Voltage: 6V
• Current at No load: 70mA (max)
• No-load Speed: 9000 rpm
• Loaded current: 250mA (approx)
• Rated Load: 10g*cm
• Motor Size: 27.5mm x 20mm x 15mm
• Weight: 17 grams

20. LED

21. Thermistor

Spesifikasi:

• Resistansi tinggi 1kOhm sampai 100 kOhm.
• Ukuran fisik ( disk, manik
• manik, batang  ) kecil.
• Manik kecil ( small bead diameternya 0,005 inchi )
• Respon waktu cepat, untuk thermistor manik  ½ detik.
• Lebih murah dari pada RTD.
• Sensitivitas sangat tinggi ( 1000 kali lebih sensitif  dari pada RTD ).
• Perubahan resistansi 10%  per nol derajat  celsius. Misal resistansi nominal 10 kOhm

3. Dasar Teori [Kembali]

• Resistor

 

Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkain elektronika.

 

 

 

 

• 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.

• Transistor

 

• Transistor NPN
Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, di mana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya. Kapasitor NPN memiliki simbol seperti gambar di bawah ini:

Simbol Transistor NPN BC547




Terdapat rumus rumus dalam mencari transistor seperti rumus di bawah ini:
Rumus dari Transitor adalah :
h_FE = iC/iB
dimana, iC = perubahan arus kolektor 
iB = perubahan arus basis 
h_FE = arus yang dicapai


Rumus dari Transitor adalah :

Karakteristik Input

Transistor adalah komponen aktif yang menggunakan aliran electron sebagai prinsip kerjanya didalam bahan. Sebuah transistor memiliki tiga daerah doped yaitu daerah emitter, daerah basis dan daerah disebut kolektor. Transistor ada dua jenis yaitu NPN dan PNP. Transistor memiliki dua sambungan: satu antara emitter dan basis, dan yang lain antara kolektor dan basis. Karena itu, sebuah transistor seperti dua buah dioda yang saling bertolak belakang yaitu dioda emitter-basis, atau disingkat dengan emitter dioda dan dioda kolektor-basis, atau disingkat dengan dioda kolektor.

Bagian emitter-basis dari transistor merupakan dioda, maka apabila dioda emitter-basis dibias maju maka kita mengharapkan akan melihat grafik arus terhadap tegangan dioda biasa. Saat tegangan dioda emitter-basis lebih kecil dari potensial barriernya, maka arus basis (Ib) akan kecil. Ketika tegangan dioda melebihi potensial barriernya, arus basis (Ib) akan naik secara cepat.

 Karakteristik Output

Sebuah transistor memiliki empat daerah operasi yang berbeda yaitu daerah aktif, daerah saturasi, daerah cutoff, dan daerah breakdown. Jika transistor digunakan sebagai penguat, transistor bekerja pada daerah aktif. Jika transistor digunakan pada rangkaian digital, transistor biasanya beroperasi pada daerah saturasi dan cutoff. Daerah breakdown biasanya dihindari karena resiko transistor menjadi hancur terlalu besar.

Gelombang I/O Transistor

• 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

 

• Motor DC

    Prinsip Kerja Motor DC

    Terdapat dua bagian utama pada sebuah Motor Listrik DC, yaitu Stator dan Rotor. Stator adalah bagian motor yang tidak berputar, bagian yang statis ini terdiri dari rangka dan kumparan medan. Sedangkan Rotor adalah bagian yang berputar, bagian Rotor ini terdiri dari kumparan Jangkar. Dua bagian utama ini dapat dibagi lagi menjadi beberapa komponen penting yaitu diantaranya adalah Yoke (kerangka magnet), Poles (kutub motor), Field winding (kumparan medan magnet), ArmatureWinding (Kumparan Jangkar), Commutator (Komutator)dan Brushes (kuas/sikat arang).

    Pada prinsipnya motor listrik DC menggunakan fenomena elektromagnet untuk bergerak, ketika arus listrik diberikan ke kumparan, permukaan kumparan yang bersifat utara akan bergerak menghadap ke magnet yang berkutub selatan dan kumparan yang bersifat selatan akan bergerak menghadap ke utara magnet. Saat ini, karena kutub utara kumparan bertemu dengan kutub selatan magnet ataupun kutub selatan kumparan bertemu dengan kutub utara magnet maka akan terjadi saling tarik menarik yang menyebabkan pergerakan kumparan berhenti

 

    Untuk menggerakannya lagi, tepat pada saat kutub kumparan berhadapan dengan kutub magnet, arah arus pada kumparan dibalik. Dengan demikian, kutub utara kumparan akan berubah menjadi kutub selatan dan kutub selatannya akan berubah menjadi kutub utara. Pada saat perubahan kutub tersebut terjadi, kutub selatan kumparan akan berhadap dengan kutub selatan magnet dan kutub utara kumparan akan berhadapan dengan kutub utara magnet. Karena kutubnya sama, maka akan terjadi tolak menolak sehingga kumparan bergerak memutar hingga utara kumparan berhadapan dengan selatan magnet dan selatan kumparan berhadapan dengan utara magnet. Pada saat ini, arus yang mengalir ke kumparan dibalik lagi dan kumparan akan berputar lagi karena adanya perubahan kutub. Siklus ini akan berulang-ulang hingga arus listrik pada kumparan diputuskan.

• 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.

• 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

 

• Inverter NOT 

Berdasarkan Gerbang AND 6 input diatas maka ekspresi Boolean yaitu :

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

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)

Spesifikasi IC inverter yang dijual dipasaran:

Adapan IC inverter gerbang logika NOT yang tersedia yaitu :

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

DataSheet IC 74HC05:

• 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 Dasar D 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.

• Op Amp 741

    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 <<).

Konfigurasi PIN LM741:

 

Spesifikasi:

 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)

Respons karakteristik kurva I-O:

• 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.

    → Spesifikasi Potensiometer:

    

    → Pinout potensiometer:

    → Prinsip Kerja Potensiometer:

    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.

    E = L ῥx / A = Kx

    Kedua, EMF dari dua sel juga dapat dibandingkan, biarkan sel pertama EMF E1 diberi titik nol pada panjang = L1 dan sel kedua EMF E2 menunjukkan titik nol panjang = L2

    Kemudian, E1 / E2 = L1 / L2

    → Grafik Potensiometer:

• PIR Sensor

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

Sensor PIR sendiri memiliki dua slot di dalamnya, setiap slot terbuat dari bahan khusus 

-PIR (Passive Infrared Receiver) merupakan sebuah sensor berbasiskan infrared. Di dalam sensor 

-PIR ini terdapat bagian bagian yang mempunyai perannya masingmasing, 

yaitu Fresnel Lens, IR Filter, Pyroelectric sensor, amplifier, dan comparator. 

        Pancaran infra merah masuk melalui lensa Fresnel dan mengenai sensor pyroelektrik, karena sinar infra merah mengandung energi panas maka sensor pyroelektrik akan menghasilkan arus listrik. Arus listrik inilah yang akan menimbulkan tegangan dan dibaca secara analog oleh sensor. Kemudian sinyal ini akan dikuatkan oleh penguat dan dibandingkan oleh komparator dengan tegangan referensi tertentu Untuk manusia sendiri memiliki suhu badan yang dapat menghasilkan pancaran infra merah dengan panjang gelombang antara 9-10 mikrometer (nilai standar 9,4 mikrometer), panjang gelombang tersebut dapat terdeteksi oleh sensor PIR. 

(Secara umum sensor PIR memang dirancang untuk mendeteksi manusia) dimana sensor ini  membutuhkan tegangan masukan sebesar 5 Vdc The PIR sensor sendiri memiliki dua slot di dalamnya, setiap slot terbuat dari bahan khusus PIR (Passive Infrared Receiver) merupakan sebuah sensor berbasiskan infrared. Di dalam sensor  PIR ini terdapat bagianbagian yang mempunyai perannya masingmasing,  yaitu Fresnel Lens, IR Filter, Pyroelectric sensor, amplifier, dan comparator.  Seperti terlihat pada gambar 2 dibawahini.  sensor PIR pada saat berlogika 1 dan 0. Pengujian ini juga diperlukan untuk mengetahui  nilai tegangan output sensor passive infrared (PIR) ketika mendeteksi gerakan manusia dan tidak mendeteksi gerakan manusia. 

Cara melakukan pengujian ini adalah sensor harus mendapat tegangan input sebesar 5 Vdc

Gambar 2

   Grafik respons:

    

    Rumus mencari kecepatan deteksi sensor:

V = S / t 

   Tabel keluaran sensor PIR

• Sensor LM35

    Sensor suhu IC LM35 pada dasarnya memiliki 3 pin yang berfungsi sebagai sumber supply tegangan DC +5 volt, sebagai pin output hasil penginderaan dalam bentuk perubahan tegangan DC pada Vout dan pin untuk Ground.

Prinsip Kerja LM35 :

    Sensor LM35 bekerja dengan mengubah besaran suhu menjadi besaran tegangan. Tegangan ideal yang keluar dari LM35 mempunyai perbandingan 100°C setara dengan 1 volt. Sensor ini mempunyai pemanasan diri (self heating) kurang dari 0,1°C, dapat dioperasikan dengan menggunakan power supply tunggal dan dapat dihubungkan antar muka (interface) rangkaian control.

Sensor suhu LM35 mampu melakukan pengukuran suhu dari suhu -55ºC hingga +150ºC dengan toleransi kesalahan pengukuran ±0.5ºC.

Dilihat dari tipenya range suhu dapat dilihat sebagai berikut :

• LM35, LM35A -> range pengukuran temperature  -55ºC hingga +150ºC.
• LM35C, LM35CA -> range pengukuran temperature -40ºC hingga +110ºC.
• LM35D -> range pengukuran temperature 0ºC hingga +100ºC. 

Kelebihan LM 35 :

• Rentang suhu yang jauh, antara -55 sampai +150ºC
• Low self-heating, sebesar 0.08 ºC
• Beroperasi pada tegangan 4 sampai 30 V
• Tidak memerlukan pengkondisian sinyal

Kekurangan LM 35:

• Membutuhkan tegangan untuk beroperasi.

Grafik akurasi LM35 terhadap suhu

• Sensor Piezzo

Mendeteksi Adanya perubahan tekanan dan percepatan.

Spesifikasi:

Working Voltage: 3.3V or 5V

Working Current: <1mA

Operating Temperature Range: -10 ~ + 70

Pinout

Grafik Respon Sensor

• 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.   

        

    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.

Pin Out

Spesifikasi

Grafik Respon Sensor Touch

Dapat dilihat bahwa pada grafik di atas saat sentuhan terdeteksi maka signal touch akan muncul.        

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 

• Thermistor

    Thermistor juga merupakan salah satu jenis dari variable resistor yang bisa merubah nilai hambatan menjadi tidak tetap. Thermistor terdiri dari dua jenis, yaitu:

• Thermistor NTC (Negative Temperature Coefficient)
• PTC (Positive Temperature Coefficient).

Kedua jenis thermistor tersebut mempunyai fungi sama yang dapat mengubah nilai suhu, namun mempunyai cara kerja yang berlawanan.

Berikut ini adalah gambar dari perbedaan serta simbol thermistor PTC dan NTC:

Pada Thermistor NTC mempunyai grafik berlawanan, yang menandakan jika temperaturenya naik maka nilai resistansinya turun. Lalu saat temperaturenya turun, maka nilai resistansinya akan naik. Hal ini menandakan nilai pada NTC berbanding terbalik.

Prinsip kerja Thermistor :

    Cara kerja Thermistor menyesuaikan perubahan nilai resistansinya berdasarkan besar kecilnya suhu. Suhu tersebut akan mengenai bagian dari thermistor, sehingga terjadi perubahan nilai resistansi didalamnya. Jika badan dari thermistor NTC ini mendapatkan suhu panas maka nilai resistansinya akan berkurang.

Grafik 

• IC 7474 (D flip-flop)

    D Flip-Flop memiliki 1 input yang disebut D (Data) serta 2 output yang disebut Q dan Q'. Pada dasarnya D lip-flop diperoleh dari SR flip-flop yang salah satu inputnya didapat dengan mengkomplemenkan input yang lain yaitu menambahkan satu gerbang NOT pada masukan.

    Prinsip kerja dari D Flip-flop adalah berapapun nilai yang diberikan pada input D akan dikeluarkan dengan nilai yang sama pada output Q. D Flip-Flop diaplikasikan pada rangkaian-rangkaian yang memerlukan penyimpanan data sementara sebelum diprosesberikutnya. Salah satu contoh IC D Flip-flop adalah 74LS74, yang mempunya input Asinkron.

Rangkaian D Flip-Flop:

Selain Flip-flop Set –Riset dan flip-flop J-K ada pula Flip-flop D. sesuai dengan namanya, input flip-flop ini adalah D. flip-flop ini dibangun dengan menggunakan flip-flop Set-Riset seperti gambar dibawah ini :

Dengan adanya gerbang NOT yang masuk ke R , maka setiap inputan yang diumpankan ke D akan memberikan keadaan yang berbeda pada inputan S dan R .

rangkaian D flip flop

diagram dan tabel kebenaran D flip flop

Konfigurasi Pinout 74LS74

Nomor PIN	Simbol Pin	Nama	Keterangan
5,9	1Q / 2Q	Keluaran	Pin Keluaran Flip Flop
6,8	1Q'(batang) / 2Q'(batang)	Keluaran pelengkap	Pin output terbalik dari Flip Flop
3, 11	1CLK / 2CLK	Pin Masukan Jam	Pin ini harus dilengkapi dengan pulsa clock untuk flip flop
1,13	1CLR (bar) / 2CLR (bar)	Hapus data	Mereset flip flop dengan mengosongkan memorinya
2,12	1D /2D	Pin Masukan Data	Pin masukan dari Flip Flop
4, 10	1PRE (batang) / 2PRE (batang)	Masukan PRA	Pin Input lain untuk Flip Flop. Juga disebut sebagai pin set
7	Vs	Tanah	Terhubung ke ground sistem
14	Vdd/Vcc	Tegangan Pasokan	Powers IC biasanya dengan 5V

 Fitur

• IC Paket Dual D Flip Flop
• Tegangan Operasional: 2V hingga 15V
• Penundaan propagasi: 40nS
• Tegangan Input Tingkat Tinggi Minimum: 2 V
• Tegangan Input Tingkat Rendah Maksimum: 0,8V
• Suhu Operasional: 0 hingga 70 °C
• Arus Keluaran Tingkat Tinggi: 8mA
• Tersedia dalam paket 14-pin SO-14, SOT42

4. Rangkaian [Kembali]

• Prosedur percobaan
  

• Persiapkan semua komponen yang dibutuhkan.

• Susun semua komponen seperti pada gambar rangkaian.

• Kemudian hubungkan semua komponen dengan benar dan tepat. 

• Kemudian jalankan simulasi rangkaiannya. 

• Gambar rangkaian
  

  
  

  

  
  

  
  
  

  
  
• Prinsip kerja

   Pada aplikasi mux-demux ini digunakan untuk aplikasi pada keamanan laboratorium, yang mana menggunakan sensor flame, sensor sound, sensor MQ-5 dan sensor rain.

Sensor piezo

Sensor ini terletak di dalam ruangan kontrol penjaga parkiran, sensor ini berfungsi untuk membuka portal parkir jika ada mobil yang lewat. Saat sensor piezo di tekan, maka logicstate berlogika 1, sehingga mengeluarkan output sebesar +3.82V diteruskan ke input D pada flip-flop, sehingga inputannya D = 1 yang mana jika inputnya 1, sesuai dengan truth table akan menghasilkan output  Q = 1, sehingga Q1 yang aktif di umpankan menuju ke  resistor 100 Ohm sehingga tegangan pada kaki VBE sebesar +2.26V, yang mana cukup untuk mengaktifkan transistor. Sehingga arus mengalir dari power supply, menuju relay, lalu kek kaki kolektor, kaki emitor dan ground. Karena adanya arus yang mengalir, maka relay akan berpindah ke kiri dan mengalir arus dari batrai ke motor sehingga motor bergerak ke arah kanan untuk membuka portal.  

Ketika mobil sudah lewat maka sensor dinonaktifkan maka logicstate berlogika 0, sehingga mengeluarkan output sebesar +1.86V diteruskan ke input D pada flip-flop, karna inputannya D = 0 yang mana jika inputnya 0, sesuai dengan truth table akan menghasilkan output  Q = 0 dan Q' = 1, sehingga Q' yang aktif di umpankan menuju ke  resistor 100 Ohm sehingga tegangan pada kaki VBE sebesar +2.26V, yang mana cukup untuk mengaktifkan transistor. Sehingga arus mengalir dari power supply, menuju relay, lalu kek kaki kolektor, kaki emitor dan ground. Karena adanya arus yang mengalir, maka relay akan berpindah ke kiri dan mengalir arus dari batrai ke motor sehingga motor bergerak ke arah kiri untuk menutup portal.  

Sensor PIR

Sensor ini terletak di dalam ruang kontrol penjaga parkiran, sensor ini berfungsi untuk mendeteksi manusia yang masuk ke dalam ruang kontrol. Sensor PIR mendeteksi manusia, maka logicstate berlogika 1, diumpankan langsung pada transistor sehingga tegangan +4.18v dapat mengaktifkan transistor. Sehingga arus mengalir dari power supply, menuju relay, lalu ke kaki kolektor, kaki emitor dan ground. Karena adanya arus yang mengalir, maka relay akan berpindah ke kanan dan mengalir arus dari batrai ke motor sebagai menghidupkan kipas.

Sensor Suhu LM35

 Sensor ini aktif disaat bersamaan jika sensor PIR aktif. Diletakan pada platfon ruangan, sensor ini berfungsi untuk mendeteksi suhu dalam ruangan kontorl parkir. Jika sensor suhu mendeteksi suhu lebih dari 27 derajat menghasilkan tegangan +0.28V yang langsung diumpankan ke kaki non-inverting detektor non-inverting. Dimana pada rangkaian detektor non-inverting terdapat tegangan referensi yang dapat diatur menggunakan potensiometer dgn maksimal tegangan sebesar 1V.  Cara mencari nilai tegangan referensi, persentase potensiometer yang dipakai dikali maksimal tegangan referensi, akan didapatkan (27%x1=0.27V). Kemudian, di rangkaian detektor non inverting, terdapat tegangan saturasi yang dimana ketika tegangan input >= tegangan referensi maka output yg dihasilkan adalah +Vsat, didapat dgn rumus (+-vsat= +-vs+-2 atau Vout= AOL*(Vnon-inverting -Vinverting) AOL=100x) sehingga yang kita dapatkan pada rangkaian ini, karna tegangan input>= tegangan referensi, didapatkan +vsat sebesar 14V. Lalu di teruskan ke ke input J pada JK flip flop dimana inputan  J = 1 dan K = 0 yang mana sesuai dengan truth table akan menghasilkan output  Q = 1 dan Q' = 0, sehingga Q yang aktif di umpankan menuju ke  resistor 10k Ohm sehingga tegangan pada kaki VBE sebesar +0.83V, yang mana cukup untuk mengaktifkan transistor. Sehingga arus mengalir dari power supply, menuju relay, lalu kek kaki kolektor, kaki emitor dan ground. Karena adanya arus yang mengalir, maka relay akan berpindah ke kiri dan mengalir arus dari batrai ke motor sehingga motor sebagai menghidupkan kipas.

 Jika sensor suhu mendeteksi suhu kurang dari 20 derajat menghasilkan tegangan +0.19V yang langsung diumpankan ke kaki non-inverting detektor non-inverting. Dimana pada rangkaian detektor non-inverting terdapat tegangan referensi yang dapat diatur menggunakan potensiometer dgn maksimal tegangan sebesar 1V.  Cara mencari nilai tegangan referensi, persentase potensiometer yang dipakai dikali maksimal tegangan referensi, akan didapatkan (20%x1=0.20V). Kemudian, di rangkaian detektor non inverting, terdapat tegangan saturasi yang dimana ketika tegangan input < tegangan referensi maka output yg dihasilkan adalah -Vsat, didapat dgn rumus Vout= AOL*(Vnon-inverting -Vinverting) AOL=100x) sehingga yang kita dapatkan pada rangkaian ini, krna tegangan input < tegangan referensi, didapatkan -vsat sebesar -13.5V. Lalu diumpankan ke inverter sehingga output yang berlogika 0 di balik menjadi berlogika 1 lalu diteruskan ke input K pada JK flip flop dimana inputan  J = 0 dan K = 1 yang mana sesuai dengan truth table akan menghasilkan output  Q = 0 dan Q' = 1, sehingga Q' yang aktif di umpankan menuju ke  resistor 10k Ohm sehingga tegangan pada kaki VBE sebesar +0.83V, yang mana cukup untuk mengaktifkan transistor. Sehingga arus mengalir dari power supply, menuju relay, lalu ke kaki kolektor, kaki emitor dan ground. Karena adanya arus yang mengalir, maka relay akan berpindah ke kiri dan mengalir arus dari batrai ke pemanas sehingga pemanas yang berada di tengah ruangan menjadi hidup.

Sensor Touch

Diletakan pada bagian depan pintu masuk, sensor ini berfungsi sebagai kunci pintu ruangan. Sensor akan berlogika 1 jika sesorang menyentuhnya menyebabkan output dari sensor ini berlogika 1 dan vcc yang berlogika 1 di umpankan ke kaki gerbang logika AND yang akan menghasilkan output berlogika 1.output ini diumpankan ke resistor sebesar 100 ohm, sehingga arus pada kaki VBE sebesar +2.26V cukup untuk mengaktifkan transistor. Sehingga arus mengalir dari power supply  menuju relay lalu ke kaki kolektor- kaki  emitor dan ke ground. Karena adanya arus yang mengalir, maka relay akan berpindah dari kanan ke kiri dan mengalir arus dari batrai ke motor sehingga motor bergerak ke arah kanan untuk membuka pintu ruangan kontrol parkir.  

5. Video [Kembali]

6. File Download [Kembali]

• Html Klik disini
• Rangkaian Klik disini
• Video rangkaian Klik disini
• Datasheet sensor PIR Klik disini
• Datasheet sensor Touch Klik disini
• Datasheet sensor suhu LM35 Klik disini
• Datasheet sensor Piezo Klik disini
• Datasheet resistor Klik disini
• Datasheet transistor Klik disini
• Datasheet LED Klik disini
• Datasheet relay Klik disini
• Datasheet dioda Klik disini
• Datasheet motor Klik disini
• Datasheet thermistor  Klik disini
• Datasheet op amp  Klik disini
• Datasheet D flip flop  Klik disini
• Datasheet JK flip flop  Klik disini
• Library sensor PIR Klik disini
• Library sensor Touch Klik disini
•