TUGAS BESAR - GARASI OTOMATIS







1. Tujuan [Kembali]
  1. Untuk menyelesaikan tugas sistem digital yang diberikan oleh Bapak Dr. Darwison, M.T.
  2. Mengetahui komponen yang digunakan dalam membuat rangkaian tugas besar yaitu kamar mandi otomatis.
  3. Mengetahui bentuk rangkaian dan mensimulasikan pengaplikasian rangkaian kamar mandi otomatis pada software proteus. 
2. Alat dan Bahan [Kembali]
  • Alat
        1. Battery

   
FEATURES
>> Automatic Input Current Limit for universal USB/AC/DC
adapter compatibility*
>>Optional automatic power source detection per latest
USB charging specification 1.2
>> USB or AC input with automatic input selection and
programmable input current limiting (USB2.0 compliant)
>> Up to 750mA charging output from 500mA USB port or
1500mA from AC adapter using proprietary
“TurboChargeTM Mode”
>> +4.35 to +6.0V input voltage range
>> +18V input tolerance (non-operating)
>> High-accuracy float voltage regulation: 1.0%
>>Digital programming of major parameters via I2C
interface*

  • Bahan
1. LoadCell


Spesifikasi

(Jenis standar poliester yang didukung)

Rentang suhu                                        -300C hingga + 800C

Panjang alat ukur                                  8 mm

Lebar alat ukur                                     2 mm

Faktor pengukur                                   2.1

Panjang alas (tipe tunggal)                   13,0 mm

Lebar alas (tipe tunggal)                       4,0 mm

Diameter dasar (mawar)                       21,0 mm

Spesifikasi

(Miniatur jenis yang didukung poliimida)

Kisaran suhu                                         -30 ° C hingga + 180 ° C

Panjang pengukur                                 2mm_______ 5mm

Lebar pengukur                                    1,6 mm_____ 1,8 mm

Faktor pengukur                                   2.0 _________ 2.1

Panjang dasar (tipe tunggal)                 6,0 mm_____ 9,0 mm

Lebar alas (tipe tunggal)                       2,5 mm_____ 3,5 mm

Diameter dasar (mawar)                       7,5 x 7,5 mm _12 x 12 mm



 Sensor Sound


         Sensor yang mensensing besaran suara untuk diubah menjadi besaran listrik yang akan dioleh mikrokontroler.

Sensor Magnet (Reed Switch)













5. Resistor

Features

  • Carbon Film Resistor
  • 4-band Resistor
  • Resistor value varies based on  selected parameter
  • Power rating varies based on selected parameter
        6. Transistor NPN BC547


FEATURES
 • Low current (max. 100 mA)
 • Low voltage (max. 65 V).
DESCRIPTION
 >>NPN transistor in a TO-92; 
 >>SOT54 plastic package. 
 >>PNP complements: BC556 and BC557.

        7. Relay



Spesifikasi tipe relay: 5VDC-SL-C
Tegangan coil: DC 5V
Struktur: Sealed type
Sensitivitas coil: 0.36W
Tahanan coil: 60-70 ohm
Kapasitas contact: 10A/250VAC, 10A/125VAC, 10A/30VDC, 10A/28VDC
Ukuran: 196154155 mm
Jumlah pin: 5
Pin Relay:



    8. Logic state


FeatureInput 1A Input 2A output A Input lB Input 2B output B . . B I u I vc~ Input ID Input 2D output .






9. Dioda (1N4007)













  10. Kabel

General Reference Standards 
  • DIN VDE 0295, IEC 60228, BS 6360
  • DIN EN 50290‐2‐22, DIN VDE 0207‐363‐4‐1 
  • IEC 60227‐5, EN 50525‐2‐51, VDE 0281‐13
  • DIN VDE 0482‐332‐1‐2, DIN EN 60332‐1‐2, IEC 60332‐1‐2 
  • RoHS, REACH & CE Directives
11. OPAMP




  





Spesifikasi :
  • 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
  12. Buzzer

Buzzer Features and Specifications

  • Rated Voltage: 6V DC
  • Operating Voltage: 4-8V DC
  • Rated current: <30mA
  • Sound Type: Continuous Beep
  • Resonant Frequency: ~2300 Hz 
  • Small and neat sealed package
  • Breadboard and Perf board friendly
    13.  LED


    
   








 14. Motor




  







Features of brushed DC motors
Advantages
    No need for a drive circuit when running at constant speed
    High-efficiency design
    Able to operate at high speeds
    High startup torque
    Responsive and easy to use as speed and torque can be controlled by voltage
Disadvantages
    Motor life is shortened by the need for brushes and a commutator, which are subject to wear.
    The brushes generate both electrical and acoustic noise

    15.  Switch 

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  
  

 16.  Gerbang Logika AND










Gerbang AND (IC 4081) memerlukan 2 atau lebih Masukan (Input) untuk menghasilkan hanya 1 Keluaran (Output). Gerbang AND akan menghasilkan Keluaran (Output) Logika 1 jika semua masukan (Input) bernilai Logika 1 dan akan menghasilkan Keluaran (Output) Logika 0 jika salah satu dari masukan (Input) bernilai Logika 0.

Konfigurasi pin : 
  • Pin 7 adalah suplai negatif
  • Pin 14 adalah suplai positif
  • Pin 1 & 2, 5 & 6, 8 & 9, 12 & 13 adalah input gerbang
  • Pin 3, 4, 10, 11 adalah keluaran gerbang
Spesifikasi  :
    - Catu daya : 3 V - 15 V
    - Fungsi : Quad 2-Input AND Gate
    - Propagation delay : 55 ns
    - Level tegangan I/O : CMOS
    - Kemasan : DIP 14-pin

17.  Seven Segment




                             


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.

18. Decoder (IC 4511)

     









IC 4511, merupakan IC TTL Decoder BCD to 7 Segment. IC ini berfungsi untuk mengubah kode bilangan biner BCD (Binary Coded Decimal) menjadi data tampilan untuk penampil/display 7 segment yang bekerja pada tegangan TTL (+5 volt DC).

    19. IC 4556 (Demux)

             

  
     20. Gerbang XOR



   






     21. Gerbang NOT


22. Sensor Proximity


23. Potensiometer
Spesifikasi:

Resistansi = 10 K Ohm
Toleransi resistensi = ± 5%
Suhu kerja = -55 ° _-+ 125 °
Rotasi Life = 10,000,000 Shaft
Mekanik Perjalanan = 360 ° + 10 °-0 °




3. Dasar Teori [Kembali]

 1. Battery













Baterai atau elemen kering adalah salah satu alat listrik yang berfungsi sebagai penyimpan energi listrik dan mengeluarkan tegangan dalam bentuk listrik (sebagai sumber tegangan). Simbol baterai pada suatu rangkaian listrik dengan tegangan DC atau rangkaian elektronika :


Pada umumnya baterai terdiri dari tiga komponen yang penting yaitu :
1. Batang karbon (C) sebagai anode (kutub positif baterai).
2. Seng (Zn) sebagai katode (kutub negatif baterai)
3. Amonium dioksida (NH4CI) sebagai larutan elektrolit (penghantar)

Terdapat dua jenis baterai yaitu :
1. Baterai Primer 
Baterai adalah baterai yang hanya dapat digunakan sekali, menggunakan reaksi kimia yang tidak dapat dibalik (irreversible reaction).  pada umumnya dijual adalah baterai yang bertegangan listrik 1,5 volt.
2. Baterai Sekunder
Baterai sekunder atau biasanya disebut rechargeable battery adalah baterai yang dapat di isi ulang menggunakan reaksi kimia yang bersifat dapat dibalik (reversible reaction) biasanya digunakan pada telepon genggam.
Adapun salah satu persamaan menghitung tegangan adalah :

P = V x I
Keterangan :
P  = Daya (W)
V = Tegangan yang terukur (V)
I   = Arus yang terukur (I)

    Sensor Magnet (Reed Switch)

Pengertian Sensor Magnet

Sensor magnet adalah sensor yang mudah terpengaruh dan peka terhadap medan magnet kemudian memberikan perubahan kondisi output. Prinsip kerja Sensor magnet yaitu akan aktif ketika konduktor mempengaruhi medan magnet, sehingga magnet tersebut tertolak atau tertarik sesuai dengan pengaruh konduktor yang diberikan. Disebut juga Relai Buluh adalah Alat yang akan terpengaruh Medan Magnet dan akan memberikan perubahan kondisi pada keluaran, seperti layaknya saklar dua kondisi (on/off) yang digerakkan oleh adanya medan magnet disekitarnya. Biasanya sensor ini dikemas dalam bentuk kemasan yang hampa dan bebas dari debu, kelembapan, asap maupun uap.

Cara Kerja Magnet
Sensor ini akan bekerja ketika jenis konduktor berada/mempengaruhi keberadaan medan magnet sehingga magent dapat tertarik atau tertolak sesuai pengaruh yang diberikan.


1. Saat magnet menjauhi sensor
2. Saat didekati magnet ke sensor
3. Saat magnet dijauhkan lagi dari magnet




Reed switch yang dapat dipicu oleh medan magnet jarak jauh ditambahkan antara chip dan antena tag RFID. Komponen kuncinya adalah magnet bias yang ditambahkan di dekat satu terminal sakelar buluh, sehingga mengubahnya menjadi sakelar yang biasanya tertutup (aktif). Karena resistansi internal sakelar buluh tertutup cukup rendah (< 1Ω), sakelar buluh yang ditandai dan bias magnet ini berfungsi sebagai tag RFID UHF normal yang selalu menyala di jangkauan sinyal pembaca UHF.
 
Ketika kedua modul saling mendekati, medan magnet dari dua magnet bias saling menangkal. Karena interaksi medan magnet mereka simetris, kekuatan kedua magnet memburuk secara merata dan mematikan kedua reed secara bersamaan (Gambar 2b). Sebaliknya, ketika kedua modul bergerak menjauh satu sama lain, kekuatan medan magnet dari dua magnet bias sama-sama pulih, menyalakan kedua reed switch secara bersamaan.
(RFIMatch: Distributed Batteryless Near-Field Identification Using RFID-Tagged Magnet-Biased Reed Switches (ntu.edu.tw) )

    4. ·                     Load cell



Load Cell adalah alat electromekanik yang biasa disebut Transducer, yaitu gaya yang bekerja berdasarkan prinsip deformasi sebuah material akibat adanya tegangan mekanis yang bekerja, kemudian merubah gaya mekanik menjadi sinyal listrik.

Grafik Load Cell

 Sensor Sound (Suara)








Sensor suara adalah sebuah alat yang mampu mengubah gelombang Sinusioda suara menjadi gelombang sinus energi listrik (Alternating Sinusioda Electric Current). Sensor suara berkerja berdasarkan besar/kecilnya kekuatan gelombang suara yang mengenai membran sensor yang menyebabkan bergeraknya membran sensor yang juga terdapat sebuah kumparan kecil di balik membran tadi naik & turun. Oleh karena kumparan tersebut sebenarnya adalah ibarat sebuah pisau berlubang-lubang, maka pada saat ia bergerak naik-turun, ia juga telah membuat gelombng magnet yang mengalir melewatinya terpotong-potong. Kecepatan gerak kumparan menentukan kuat-lemahnya gelombang listrik yang dihasilkannya. 


    6. Resistor




Resistor merupakan komponen elektronik yang memiliki dua pin dan didesain untuk mengatur tegangan listrik dan arus listrik. Resistor mempunyai nilai resistansi (tahanan) tertentu yang dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin dimana nilai tegangan terhadap resistansi tersebut berbanding lurus dengan arus yang mengalir, berdasarkan persamaan hukum Ohm:

Resistor digunakan sebagai bagian dari rangkaian elektronik dan sirkuit elektronik, dan merupakan salah satu komponen yang paling sering digunakan. Resistor dapat dibuat dari bermacam-macam komponen dan film, bahkan kawat resistansi (kawat yang dibuat dari paduan resistivitas tinggi seperti nikel-kromium).

Karakteristik utama dari resistor adalah resistansinya dan daya listrik yang dapat dihantarkan. Karakteristik lain termasuk koefisien suhu, derau listrik (noise), dan induktansi. Resistor dapat diintegrasikan kedalam sirkuit hibrida dan papan sirkuit cetak, bahkan sirkuit terpadu. Ukuran dan letak kaki bergantung pada desain sirkuit, kebutuhan daya resistor harus cukup dan disesuaikan dengan kebutuhan arus rangkaian agar tidak terbakar.

Sebagian besar resistor yang kamu lihat akan memiliki empat pita berwarna . Begini cara mereka membacanya :
1. Dua pita pertama menentukan nilai dari resistansi
2. Pita ketiga menentukan faktor pengali, yang akan memberikan nilai resistansi.
3. Dan terakhir, pita keempat menentukan nilai toleransi.




    





    7. 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.

Transistor through-hole (dibandingkan dengan pita ukur sentimeter)

Pada umumnya, transistor memiliki 3 terminal, yaitu Basis (B), Emitor (E) dan Kolektor (C). Tegangan yang di satu terminalnya misalnya Emitor dapat dipakai untuk mengatur arus dan tegangan yang lebih besar daripada arus input Basis, yaitu pada keluaran tegangan dan arus output Kolektor.

Transistor merupakan komponen yang sangat penting dalam dunia elektronik modern. Dalam rangkaian analog, transistor digunakan dalam amplifier (penguat). Rangkaian analog melingkupi pengeras suara, sumber listrik stabil (stabilisator) dan penguat sinyal radio. Dalam rangkaian-rangkaian digital, transistor digunakan sebagai saklar berkecepatan tinggi. Beberapa transistor juga dapat dirangkai sedemikian rupa sehingga berfungsi sebagai logic gate, memori dan fungsi rangkaian-rangkaian lainnya.

    8. 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. Pada dasarnya, Relay terdiri dari 4 komponen dasar  yaitu :

  1. Electromagnet (Coil)
  2. Armature
  3. Switch Contact Point (Saklar)
  4. Spring

Berikut ini merupakan gambar dari bagian-bagian Relay :Struktur dasar Relay

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)

Berdasarkan gambar diatas, sebuah Besi (Iron Core) yang dililit oleh sebuah kumparan Coil yang berfungsi untuk mengendalikan Besi tersebut. Berdasarkan penggolongan jumlah Pole dan Throw-nya sebuah relay, maka relay dapat digolongkan menjadi :

  • Single Pole Single Throw (SPST) : Relay golongan ini memiliki 4 Terminal, 2 Terminal untuk Saklar dan 2 Terminalnya lagi untuk Coil.
  • Single Pole Double Throw (SPDT) : Relay golongan ini memiliki 5 Terminal, 3 Terminal untuk Saklar dan 2 Terminalnya lagi untuk Coil.
  • Double Pole Single Throw (DPST) : Relay golongan ini memiliki 6 Terminal, diantaranya 4 Terminal yang terdiri dari 2 Pasang Terminal Saklar sedangkan 2 Terminal lainnya untuk Coil. Relay DPST dapat dijadikan 2 Saklar yang dikendalikan oleh 1 Coil.
  • Double Pole Double Throw (DPDT) : Relay golongan ini memiliki Terminal sebanyak 8 Terminal, diantaranya 6 Terminal yang merupakan 2 pasang Relay SPDT yang dikendalikan oleh 1 (single) Coil. Sedangkan 2 Terminal lainnya untuk Coil.

Untuk lebih jelas mengenai Penggolongan Relay berdasarkan Jumlah Pole dan Throw, silakan lihat gambar dibawah ini :Jenis relay berdasarkan Pole dan Throw


   9. Buzzer




Kata buzzer sebetulnya berasal dari Bahasa Inggris, artinya bel, lonceng, atau alarm. Sedangkan pengertian buzzer secara harfiah adalah alat yang digunakan untuk atau dimanfaatkan untuk menyampaikan dan menyebarluaskan pengumuman. Jadi pada bagian ini buzzer digunakan sebagai output yaitu sebagai penanda atau sebagai bel peringatan.

    10.  Logic state






Gerbang Logika (Logic Gates) adalah sebuah entitas untuk melakukan pengolahan input-input yang berupa bilangan biner (hanya terdapat 2 kode bilangan biner yaitu, angka 1 dan 0) dengan menggunakan Teori Matematika Boolean sehingga dihasilkan sebuah sinyal output yang dapat digunakan untuk proses berikutnya.  

Input dan Output pada Gerbang Logika hanya memiliki 2 level. Kedua Level tersebut pada umumnya dapat dilambangkan dengan :

  • HIGH (tinggi) dan LOW (rendah)
  • TRUE (benar) dan FALSE (salah)
  • ON (Hidup) dan OFF (Mati)
  • 1 dan 0

 7 jenis gerbang logika :

  1. Gerbang AND : Apabila semua / salah satu input merupakan bilangan biner (berlogika) 0, maka output akan menjadi 0. Sedangkan jika semua input adalah bilangan biner (berlogika) 1, maka output akan berlogika 1.
  2. Gerbang OR  : Apabila semua / salah satu input merupakan bilangan biner (berlogika) 1, maka output akan menjadi 1. Sedangkan jika semua input adalah bilangan biner (berlogika) 0, maka output akan berlogika 0.
  3. Gerbang NOT : Fungsi Gerbang NOT adalah sebagai Inverter (pembalik). Nilai output akan berlawanan dengan inputnya.
  4. Gerbang NAND : Apabila semua / salah satu input bilangan biner (berlogika) 0, maka outputnya akan berlogika 1. Sedangkan jika semua input adalah bilangan biner (berlogika) 1, maka output akan berlogika 0.
  5. Gerbang NOR : Apabila semua / salah satu input bilangan biner (berlogika) 1, maka outputnya akan berlogika 0. Sedangkan jika semua input adalah bilangan biner (berlogika) 0, maka output akan berlogika 1.
  6. Gerbang XOR : Apabila input berbeda (contoh : input A=1, input B=0) maka output akan berlogika 1. Sedangakan jika input adalah sama, maka output akan berlogika 0.
  7. Gerbang XNOR : Apabila input berbeda (contoh : input A=1, input B=0) maka output akan berlogika 0. Sedangakan jika input adalah sama, maka output akan berlogika 1. 
11. OPAMP

Operational Amplifier atau lebih dikenal dengan istilah 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. Terminal yang terdapat pada Simbol Op-Amp (Operational Amplifier/penguat operasional) diantaranya adalah :

  1. Masukan non-pembalik (Non-Inverting) +
  2. Masukan pembalik (Inverting) –
  3. Keluaran Vout
  4. Catu daya positif +V
  5. Catu daya negatif -V
Karakteristik Faktor Penguat atau Gain pada Op-Amp pada umumnya ditentukan oleh Resistor Eksternal yang terhubung diantara Output dan Input pembalik (Inverting Input). Konfigurasi dengan umpan balik negatif (Negative Feedback) ini biasanya disebut dengan Closed-Loop configuration atau Konfigurasi Lingkar Tertutup.  Sedangkan pada Konfigurasi Lingkar Terbuka atau Open-Loop Configuration, besar penguatannya adalah tak terhingga (∞) sehingga besarnya tegangan output hampir atau mendekati tegangan Vcc.
Konfigurasi Op-Amp (Closed loop and Open Loop)
    12. LED









Light Emitting Diode atau sering disingkat dengan LED adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan  cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju. LED merupakan keluarga Dioda yang terbuat dari bahan semikonduktor. Warna-warna Cahaya yang dipancarkan oleh LED tergantung pada jenis bahan semikonduktor yang dipergunakannya. LED juga dapat memancarkan sinar inframerah yang tidak tampak oleh mata seperti yang sering kita jumpai pada Remote Control TV ataupun Remote Control perangkat elektronik lainnya. Bentuk LED mirip dengan sebuah bohlam (bola lampu) yang kecil dan dapat dipasangkan dengan mudah ke dalam berbagai perangkat elektronika. Berbeda dengan Lampu Pijar, LED tidak memerlukan pembakaran filamen sehingga tidak menimbulkan panas dalam menghasilkan cahaya.  Oleh karena itu, saat ini LED (Light Emitting Diode) yang bentuknya kecil telah banyak digunakan sebagai lampu penerang dalam LCD TV yang mengganti lampu tube. LED hanya akan memancarkan cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias forward) dari Anoda menuju ke Katoda. 
Keanekaragaman Warna pada LED tersebut tergantung pada wavelength (panjang gelombang) dan senyawa semikonduktor yang dipergunakannya. Berikut ini adalah Tabel Senyawa Semikonduktor yang digunakan untuk menghasilkan variasi warna pada LED :
Bahan SemikonduktorWavelengthWarna
Gallium Arsenide (GaAs)850-940nmInfra Merah
Gallium Arsenide Phosphide (GaAsP)630-660nmMerah
Gallium Arsenide Phosphide (GaAsP)605-620nmJingga
Gallium Arsenide Phosphide Nitride (GaAsP:N)585-595nmKuning
Aluminium Gallium Phosphide (AlGaP)550-570nmHijau
Silicon Carbide (SiC)430-505nmBiru
Gallium Indium Nitride (GaInN)

    13. Motor DC









Motor Listrik DC atau DC Motor adalah suatu perangkat yang mengubah energi listrik menjadi energi kinetik atau gerakan (motion). Motor DC ini juga dapat disebut sebagai Motor Arus Searah. Seperti namanya, DC Motor memiliki dua terminal dan memerlukan tegangan arus searah atau DC (Direct Current) untuk dapat menggerakannya. Motor Listrik DC ini biasanya digunakan pada perangkat-perangkat Elektronik dan listrik yang menggunakan sumber listrik DC seperti Vibrator Ponsel, Kipas DC dan Bor Listrik DC. Motor Listrik DC atau DC Motor ini menghasilkan sejumlah putaran per menit atau biasanya dikenal dengan istilah RPM (Revolutions per minute) dan dapat dibuat berputar searah jarum jam maupun berlawanan arah jarum jam apabila polaritas listrik yang diberikan pada Motor DC tersebut dibalikan. 

Bentuk dan Simbol Motor DC

Pengertian Motor DC dan Prinsip Kerjanya

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), Armature Winding (Kumparan Jangkar), Commutator (Komutator) dan Brushes (kuas/sikat arang).

    14. Switch


Sakelar adalah sebuah perangkat yang digunakan untuk memutuskan jaringan listrik, atau untuk menghubungkannya. Jadi saklar pada dasarnya adalah alat penyambung atau pemutus aliran listrik.
Cara Kerja Saklar Listrik
Pada dasarnya, sebuah Saklar sederhana terdiri dari dua bilah konduktor (biasanya adalah logam) yang terhubung ke rangkaian eksternal, Saat kedua bilah konduktor tersebut terhubung maka akan terjadi hubungan arus listrik dalam rangkaian. Sebaliknya, saat kedua konduktor tersebut dipisahkan maka hubungan arus listrik akan ikut terputus.

Berikut ini adalah Simbol Saklar berdasarkan jumlah Pole dan Throw-nya.
Simbol Saklar dan Jumlah Pole dan Throw

15. Gerbang logika AND ( IC 4081 )

Gerbang AND akan berlogika 1 apabila semua inputnya berlogika 1, namun bila salah satu atau semua keluarannya berlogika 0 maka keluarannya berlogika 0.
Perhatikan Tabel kebenaran dibawah untuk menjelaskan gerbang AND
Tabel kebenaran gerbang AND

Tabel kebenaran gerbang AND

Gambar : Macam - macam gerbang logika
dan tabel kebenarannya


16. 7 Segment Anoda








Seven segment merupakan bagian-bagian yang digunakan untuk menampilkan angka atau bilangan decimal. Seven segment tersebut terbagi menjadi 7 batang LED yang disusun membentuk angka 8 dengan menggunakan huruf a-f yang disebut DOT MATRIKS. Setiap segment ini terdiri dari 1 atau 2 LED (Light Emitting Dioda). Seven segment bisa menunjukan angka-angka desimal serta beberapa bentuk tertentu melalui gabungan aktif atau tidaknya LED penyususnan dalam seven segment.

Supaya memudahkan penggunaannnya biasanya memakai sebuah sebuah seven segment driver yang akan mengatur aktif atau tidaknya led-led dalam seven segment sesuai dengan inputan biner yang diberikan. Bentuk tampilan modern disusun sebagai metode 7 bagian atau dot matriks. Jenis tersebut sama dengan namanya, menggunakan sistem tujuh batang led yang dilapis membentuk angka 8 seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas. Huruf yang dilihatkan dalam gambar itu ditetapkan untuk menandai bagian-bagian tersebut.

Dengan menyalakan beberapa segmen yang sesuai, akan dapat diperagakan digit-digit dari 0 sampai 9, dan juga bentuk huruf A sampai F (dimodifikasi). Sinyal input dari switches tidak dapat langsung dikirimkan ke peraga 7 bagian, sehingga harus menggunakan decoder BCD (Binary Code Decimal) ke 7 segmen sebagai antar muka. Decoder tersebut terbentuk  dari pintu-pintu akal yang masukannya berbetuk digit BCD dan keluarannya berupa saluran-saluran untuk mengemudikan tampilan 7 segmen.

Tabel Pengaktifan Seven Segment


17. Decoder (IC 4511)


IC BCD 4511 merupakan IC yang bertujuan mengubah data BCD (Binary Coded Decimal) menjadi suatu data keluaran untuk seven segment. IC 4511 yang bekerja pada tegangan 5V ini khusus untuk menyalakan seven segment dengan konfigurasi common anode. Sedangkan untuk menyalakan tampilan seven segment yang bekerja pada konfigurasi common cathode menggunakan IC BCD 7448. IC ini sangat membantu untuk meringkas masukan seven segmen dengan jumlah 7 pin, sedangkan jika menggunakan BCD cukup dengan 4 bit masukan. IC BCD bisa juga disebut dengan driver seven segment. Berikut konfigurasi Pin IC 4511.

Konfigurasi Pin Decoder:

  • Pin Input IC BCD, memiliki fungsi sebagai masukan IC BCD yang terdiri dari 4 Pin, nama pin masukan BCD dilangkan dengan huruf kapital yaitu A, B, C  dan D. Pin input berkeja dengan logika High=1.
  • Pin Ouput IC BCD, memiliki fungsi untuk mengaktifkan seven segmen sesuai data yang diolah dari pin input. Pin output berjumlah 7 pin yang namanya dilambangkan dengan aljabar huruf kecil yaitu, b, c, d, e, f dan g. Pin Output bekerja dengan logika low=0. Karena itulah IC 7447 digunakan untuk seven segment common anode.
  • Pin LT (Lamp Test) memiliki fungsi untuk mengaktifkan semua output menjadi aktif low, sehingga semua led pada seven segmen menyala dan menampilkan angka 8. Pin LT akan aktif jika diberi logika low. Pin ini juga digunakan untuk mengetes kondisi LED pada seven segment.
  • Pin RBI (Ripple Blanking Input) memiliki fungsi untuk menahan data input (disable input), pin RBI akan aktif jika diberi logika low. Sehingga seluruh pin output akan berlogika High, dan seven segment tidak aktif.
  • Pin RBO (Ripple blanking Output) memiliki fungsi untuk menahan data output (disable output), pin RBO ini akan aktif jika diberikan logika Low. Sehingga seluruh pin output akan berlogika High, dan seven segment tidak aktif.

Pada aplikasi IC dekoder 4511, ketiga pin (LT, RBI dan RBO) harus diberi logika HIGH=1 agar tidak aktif. Baik IC 4511 pada bagian output perlu dipasang resistor untuk membatasi arus yang keluar sehingga led pada seven segment bekerja secara optimal. Berikut ini rangkaian IC dekoder 7448 untuk konfigurasi seven segment common cathode.

    18. IC 4556 (Demux)

Demultiplekser adalah suatu piranti untuk memilih satu keluaran dari beberapa keluaran yang tersedia. Demultiplekser identik dengan saklar putar (rotary) satu kutub banyak posisi. IC 4556 merupakan salah satu jenis Demux yang terdiri dari 6 input dan  8 output. IC ini dirancang untuk kecepatan tinggi seperti memory demux dan sistem transmisi data.

IC 4556 mempunyai kaki yang terdiri dari :
Kaki 1,2,3 : merupakan kaki input select A,B,C
Kaki 4,5,6 : merupakan kaki input enable G1,G2,G3 atau G1,dan G2note1
Kaki 8 : merupakan ground
Kaki 7,8,9,10,11,12, 13,14,15 : merupakan output
Kaki 16 : merupakan VCC.

 



 19. Gerbang XOR


X-OR merupakan gerbang OR yang bersifat exlusif, di mana keluarannya akan nol jika masukannya bernilai sama, dan jika salah satu masukannya berbeda maka keluarannya akan bernilai 1.
Tabel 1.6 Tabel Kebenaran Logika X-OR

    20. Gerbang NOT

Gerbang NOT merupakan gerbang di maan keluarannya akan selalu berlawanan dengan masukannya. Bila pada masukan diberikan tegangan, maka transistor akan jenuh dan keluaran bertegangan nol. Sedangkan bila pada masukannya diberi tegangan tertentu, maka transistor akan cut off, sehingga keluaran akan bertegangan tidak nol.
Gambar  (a) Rangkaian dasar gerbang NOT (b) Simbol Gerbang NOT

Tabel 1.3 Tabel Kebenaran Logika NOT


4. Prosedur Percobaan [Kembali]

 1. Prosedur Percobaan

  • Siapkan alat dan bahan yang akan digunakan di library proteus
  • Susunlah alat dan bahan tersebut seperti gambar di bawah ini
  • jalankan rangkaian tersebut

    2. Rangkaian Percobaan

5. Rangkaian Simulasi [Kembali]

Untuk membuka garasi dengan cara mengeluarkan klakson agar sensor SOUND mendeteksi adanya suara klakson atau berlogika 1. Logika 1 yang dikeluarkan sensor SOUND terhubung ke kaki input B IC 4556 dan menghasilkan output pada Q3 aktif atau berlogika 0 lalu terhubung ke kaki inputan 1234 ic 74147. Pada Q0 terhubung ke kaki input 4, Q1 ke kaki input 1, Q2 ke kaki input 2, dan Q3 ke kaki input Hasil output yang dikeluarkan yaitu 1011. Hasil outputnya yaitu 1100 dimana pada Q1 berlogika 0 terhubung ke gerbang NOT lalu logikanya dibalikkan menjadi logika 1 dan terhubung ke R12 10k ohm menghasilkan tegangan sebesar 0,86 Volt yang terhubung ke transistor NPN. Transistor pun aktif, maka power supply +6V mengalirkan arus ke relay yang membuat plat besi berpindah lalu ke kaki collector lalu ke emitter dan ke ground. Karena plat besi berpindah, baterai mengalirkan arus ke motor yang membuat pintu garasi terbuka. Untuk menutup pintu garasi dengan cara menghidupkan bunyi klakson sekali lagi agar motor bergerak.

 

Pada magnetic reed switch, sensor akan mendeteksi adanya paksaan membuka pintu garasi sehingga berlogika 0 dan pada sensor sound juga berlogika 0. Saat sensor magnetic mendeteksi adanya paksaan atau berlogika 0 lalu menuju ke kaki demux pin A lalu ke kaki input encoder pin 1-4. Mengeluarkan output pada Q0 dan Q1 berlogika 1 lalu ke gerbang logika AND dimana prinsip dari gerbang AND jika kedua input berlogika 1 maka akan menghasilkan logika 1.Output Logika 1 ini diumpankan ke R11 sebesar 10k ohm sehingga tegangan sebesar 0,76Volt lalu menuju ke basis transistor membuat transistor aktif. Power supply menuju ke relay membuat plat besi berpindah ke kiri lalu menuju ke collector transistor lalu ke emitter lalu ke ground.

 

Sebelum memasuki pintu garasi, bisa terlihat di atas pintu garasi angka yg keluar dari 7 segment fungsinya untuk melihat ada berapa mobil yang terparkir di garasi. Jika angka 2 berarti tersedia 2 parkiran, angka 1 berarti ada 1 mobil yang terparkir dan ada 1 lagi slot mobil yang bisa terparkir dan angka 0 berarti parkiran sudah penuh.

 

Setelah mobil masuk ke dalam garasi, load cell menerima adanya berat dan akan hidup beratnya >81.  Load Cell 1 mengeluarkan tegangan sebesar 8,04 mV lalu menuju ke op amp non inverting. Pada OP AMP Inverting tegangan sebesar 9,09 mV. Hasil dari OP AMP tersebut ialah 10 V

 

vo = vnon inverting - vinverting × AOL = (8,04 mV - 9,09 mV) x 100 = 10 V.

 

Kemudian hasil output tersebut diumpankan ke R2 sebesar 10k sehingga tegangan sebesar 0.82 V menuju kaki base transistor dan mengaktifkan transistor. Collector mendapatkan tegangan dari DC Generator sebesar 6V menuju ke relay lalu ke transistor dan ke emitter lalu ke ground. Relay pun aktif mengakibatkan besi berpindah membuat baterai mengalirkan arus ke motor yang membuat LED hidup. Relay yang telah berpindah ini mengalirkan baterai lalu menuju ke gerbang logika AND U4 dan gerbang logika NOR U12.

 

Sebelum mobil terparkir sepenuhnya, belakang mobil hampir mendekati tembok yang sudah diletakkan sensor Proximity 1 atau sensor jarak yang mendeteksi jarak makin dekat adanya belakang mobil. Sensor akan mendeteksi jarak terdekat sejauh atau dibaca potensiometer sebesar  31%-0%. Output sensor menuju inductor lalu terhubung ke kapasitor dan ke R14 sebesar 10k dan tegangan yang terdeteksi sebesar 0,76 V menuju ke transistor yang membuat transistor aktif. Power supply mengalirkan arus ke relay yg membuat plat besi berpindah lalu ke kaki collector dan ke ground. Baterai mengalirkan arus ke R8 dan LED yang membuat LED hidup atau menandakan mobil terdeteksi hampir mendekati tembok. Pada hasil output dari inductor dihubungkan ke kaki AND U4

 

Pada gerbang logika AND U4 mendapatkan inputan berlogika 1-1, maka hasilnya 1 karena prinsipnya ika semua atau salah satu inputnya merupakan bilangan biner 0, maka outputnya akan menjadi 0. Sedangkan jika semua input adalah bilangan biner 1, maka outputnya akan menjadi 1. Hasil Gerbang AND U4 ialah logika 1 dihubungkan ke salah satu kaki inputan gerbang logika XOR U11.

 

Salah satu kaki inputan XOR berlogika 0 didapat dari loadcell 2 yang tidak aktif. Prinsip kerja dari gerbang logika ini yaitu Jika input berbeda (misalkan: input A=1, input B=0) maka output yang dihasilkan adalah bilangan biner 1. Sedangkan jika input adalah sama maka akan menghasilkan output dengan bilangan biner 0.

 

Karena inputan gerbang XOR U11 berlogika 1-0, maka hasil outputnya berlogika 1. Logika 1 tersebut dihubungkan ke DECODER 4511 pada inputan A dan outputnya terhubung ke 7-segment katoda dan menampilkan angka 1.

 

Loadcell 2 memiliki prinsip kerja pada loadcell 1 tapi Relay yang telah berpindah mengalirkan baterai lalu menuju ke gerbang logika AND U8 dan gerbang logika XOR U11.

 

Sebelum mobil terparkir sepenuhnya, belakang mobil hampir mendekati tembok yang sudah diletakkan sensor Proximity 2 atau sensor jarak yang mendeteksi jarak makin dekat adanya belakang mobil. Prinsip kerja nya sama seperti sensor proximity 2. Output dari sensor proximity 2 terhubung ke gerbang logika AND U8.

Gerbang NOR ini adalah gabungan dari gerbang OR dan gerbang NOT. Sehingga output yang dihasilkan dari gerbang NOR ini adalah kebalikan dari gerbang OR. Gerbang OR ini akan menghasilkan output 1 jika semua atau salah satu input merupakan bilangan biner 1. Sedangkan output akan menghasilkan 0 jika semua inputnya adalah bilangan biner 0.


6. Video [Kembali]

7. Link Download [Kembali]

Electricity LightningElectricity Lightning