Studi Pengukuran Kecepatan Putaran Menggunakan Tachometer Digital

(1)

KARYA AKHIR

STUDI PENGUKURAN KECEPATAN PUTARAN

MENGGUNAKAN TACHOMETER DIGITAL

Karya Akhir ini diajukan untuk Melengkapi Salah Satu Persyaratan

untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains Terapan

OLEH:

MUHAMMAD ARSYAD

045203001

PROGRAM DIPLOMA - IV

TEKNOLOGI INSTRUMENTASI PABRIK

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

STUDI PENGUKURAN KECEPATAN PUTARAN

MENGGUNAKAN TACHOMETER DIGITAL

OLEH :

MUHAMMAD ARSYAD

04 5203 001

Disetujui oleh :

Pembimbing Karya Akhir

IR. ZULKARNAEN PANE

NIP . 19570720 198303 1 001

Diketahui oleh :

Program Diploma IV

Teknologi Instrumentasi Pabrik

Fakultas Teknik

Universitas Sumatera Utara

Ketua,

IR. SURYA TARMIZI KASIM, M.Si

NIP . 19540531 198601 1 002

PROGRAM DIPLOMA – IV

TEKNOLOGI INSTRUMENTASI PABRIK

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(3)

KATA PENGANTAR

Bismillaahir rahmaanir rahiim(i)

Assalamu a’laikum Warahmatullahi Wabarokatuh.

Syukur alhamdulillah penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, yang telah

memberikan kesehatan dan kekuatan kepada penulis untuk dapat menyelesaikan

tulisan Karya Akhir ini. Dan tidak lupa juga Selawat dan Salam pada junjungan

Nabi Besar Muhammad SAW yang kita harapkan safa’atnya di akhir kelak, amin.

Penulisan ini merupakan metode pemakaian alat pengukuran kecepatan

putaran dengan berjudul Studi Pengukuran Kecepatan Putaran Menggunakan

Tachometer Digital, yang merupakan salah satu syarat dalam penyelesaian Studi

di Program Diploma IV.

Penulis mengucapkan terima kasih kepada Orang Tua (Saniah), Mertua

(Drs. Junizar Noor, M.Pd dan Novialisa, S.Pd) serta Istri tercinta (Yulis Hati,

S.Kep., Ns) dan Keluarga Besar yang telah memberikan semangat, motivasi dan

dorongan baik material maupun spiritual kepada saya sehingga dapat

menyelesaikan tulisan ini dan juga tidak lupa penulis ucapkan terima kasih,

kepada :

1. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si, Sebagai Ketua Program Studi

Teknologi Instrumentasi Pabrik, yang memberikan kesempatan dan arahan

yang baik selama proses pendidikan hingga penulisan ini,

2. Bapak Rachmat Fauzi, ST., MT, sebagai Sekretaris Program Studi

Tek-nologi Instrumentasi Pabrik yang memberikan kesempatan dan dorongan

(4)

3. Bapak Ir. Zulkarnaen Pane, sebagai dosen Pembimbing Karya Akhir yang

memberikan masukan, semangat dan dorongan sehingga penulis lebih

termotivasi dalam penyelesaian tulisan,

4. Bapak-bapak Staf Pegawai Departemen Teknik Elektro yang membantu

proses Administrasi selama pendidikan yang tidak pernah lelah dalam

pengabdiannya.

5. Teman-teman mahasiswa stambuk 04, 05, 06, 07 serta teman-teman

mahasiswa lainnya yang tidak bisa disebut satu persatu namanya, yang

memberikan semangat dan bantuannya selama proses penulisan sehingga

dapat menyelesaikannya.

Disini juga penulis mengharapkan adanya masukan dan saran kepada

penulis terhadap tulisan dari semua pihak yang membaca sehingga menjadi lebih

sempurna dalam penyampaiannya dan semoga tulisan ini dapat bermanfaat bagi

orang banyak hingga menjadi amal ibadah bagi penulis, Amin.

Demikian penulis sampaikan, kepada Allah SWT penulis mohon ampun

dan kepada saudara-saudara mohon di maafkan.

Wassalamu a’laikum Warahmatullahi Wabarokatuh.

Medan, Juni 2011

Penulis,

Muhammad Arsyad

(5)

ABSTRAK

Tachometer merupakan alat yang digunakan untuk menghitung kecepatan putaran suatu motor. Dalam hal ini tachometer yang digunakan dibentuk dari beberapa rangkaian elektronik sehingga terbentuk suatu rangkaian lengkap berupa tachometer yang dapat dipergunakan untuk menghitung putaran tersebut, dimana tachometer tersebut di sebut Tachometer Digital.

Adapun rangkaian-rangkaian yang digunakan dalam alat tersebut antara lain, Rangkaian Input, Rangkaian Pintu Utama, Rangkaian Clock, Rangkaian Kontrol dan Rangkaian Counter.

Dimana masing-masing berfungsi sebagai berikut, Rangkaian Input berfungsi sebagai tempat proses pengukuran dilakukan sekaligus pengubahan sinyal analog ke sinyal digital atau persegi (komponen yang digunakan : Sensor, IC LM386, IC SN7413), Rangkaian Pintu Utama berfungsi sebagai penahan dan melewatkan pulsa yang masuk padanya (komponen yang digunakan : IC SN7400), Rangkaian Clock berfungsi untuk membentuk atau membangkitkan pulsa atau sinyal digital yang diinginkan (komponen yang digunakan : IC SN7400, osilator, IC SN7490 dan komponen lainnya)

(6)

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ... i

ABSTRAK ... iii

DAFTAR ISI ... iv

DAFTAR GAMBAR ... vii

DAFTAR TABEL ... ix

BAB I PENDAHULUAN I.1. Latar Belakang Masalah ... 1

I.2. Tujuan Penulisan ... 2

I.3. Batasan Masalah ... 2

I.4. Sistematika Penulisan ... 2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA II.1. Tachometer ... 4

II.2. Teori Elektronika ... 6

II.2.1. Gerbang AND (gerbang pengali) ... 8

II.2.2. Gerbang OR (gerbang penjumlah) ... 9

II.2.3. Gerbang NOT (gerbang pembalik) ... 10

II.2.4. Level (harga) Tegangan ... 11

II.2.5. Operation Amplifier (Op-Amp) ... 12

II.2.6. Rangkaian Flip-Flop ... 13

II.2.6.1. Flip-Flop RS (RESET SET FLIP-FLOP) .. 14

(7)

II.2.6.3. Flop D (Data Flop atau Delayed

Flip-Flop) ... 17

II.2.6.4. Flip-Flop JK ... 19

II.2.7. Komponen-komponen Pendukung ... 20

II.2.7.1. Resistor (tahanan) ... 20

II.2.7.2. Kapasitor ... 23

II.2.7.2.1. Elektrolytic Capasitor ... 24

II.2.7.2.2. Ceramic Capasitor ... 25

II.2.7.3. Transistor ... 26

II.2.7.4. Seven Segment ... 29

II.3. Sistem Pengukuran ... 31

II.3.1 Sistem Pengukuran IRED Pasif ... 34

II.3.2. Sistem Pengukuran IRED Aktif ... 34

BAB III TACHOMETER DIGITAL III.1. Rangkaian Input ... 35

III.2. Rangkaian Pintu Utama ... 36

III.3. Rangkaian Clock (Pulsa) ... 37

III.4. Rangkaian Kontrol ... 38

III.5. Rangkaian Penghitung (Counter) ... 39

BAB IV PEMBAHASAN IV.1. Cara Kerja Rangkaian Input ... 40

IV.1.1. Sensor ... 40

IV.1.2. Penguat (amplifier) ... 42

(8)

IV.2. Cara Kerja Rangkaian Pintu Utama ... 43

IV.3. Cara Kerja Rangkaian Clock ... 44

IV.4. Cara Kerja Rangkaian Kontrol ... 45

IV.5. Cara Kerja Rangkaian Penghitung (counter) ... 46

IV.5.1. Counter Up ... 46

IV.5.2. Counter Down ... 47

IV.6. Cara Kerja Rangkaian Lengkap Tachometer Digital ... 48

IV.7. Power Supplay ... 49

IV.8. Rangkaian Lengkap Tachometer Digital ... 50

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN V.1. Kesimpulan ... 51

V.2. Saran ... 52

DAFTAR PUSTAKA ... 53

(9)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Diagram Blok Tachometer Digital ... 5

Gambar 2.2. Simbol Gerbang AND ... 8

Gambar 2.3. Bentuk Gelombang Gerbang AND ... 8

Gambar 2.4. Simbol Gerbang OR ... 9

Gambar 2.5. Bentuk Gelombang Gerbang OR ... 9

Gambar 2.6. Simbol Gerbang NOT ... 10

Gambar 2.7. Bentuk Gelombang Gerbang NOT ... 10

Gambar 2.8. Harga tegangan IC jenis TTL ... 11

Gambar 2.9. Simbol Op-Amp ... 12

Gambar 2.10. Simbol Flip-flop RS ... 15

Gambar 2.11. Flip-Flop RS menggunakan gerbang NAND ... 15

Gambar 2.12. Simbol logic clocked RS Flip Flop ... 17

Gambar 2.13. Rangkaian Flip-flop RS Terdetak dan ekivalennya ... 17

Gambar 2.14. Diagram Blok Flip-Flop D ... 18

Gambar 2.15. Rangkaian D Flip Flop secara blok ... 18

Gambar 2.16. Resistor Karbon ... 20

Gambar 2.17. Potentiometers ... 22

Gambar 2.18. Perubahan Nilai pada Potensiometer ... 22

Gambar 2.19. Skema Kapasitor ... 24

Gambar 2.20. Electrolytic Capasitor (ELCO) ... 24

Gambar 2.21. Jenis Kapasitor ... 25

(10)

Gambar 2.23. Simbol Transistor dari Berbagai Tipe ... 27

Gambar 2.24. Konfigurasi Seven Segmen pada masing-masing common ... 29

Gambar 2.25. Susunan Seven Segmen ... 30

Gambar 2.26. Display Seven Segmen ... 31

Gambar 2.27. Prinsif Dasar Pengukuran ... 32

Gambar 2.28. Blok diagram Sistem Pengukuran Infra Red ... 33

Gambar 2.29. Blok diagram Sistem Pengukuran IRED Passip ... 34

Gambar 2.30. Pengukuran Infra Red Sistem Aktif ... 34

Gambar 3.1. Rangkaian Input ... 35

Gambar 3.2. Rangkaian Input secara Blok ... 36

Gambar 3.3. Rangkaian Pintu Utama ... 36

Gambar 3.4. Rangkaian Clock ... 37

Gambar 3.5. Rangkaian Kontrol ... 38

Gambar 3.6. Rangkaian Penghitung (Counter) ... 39

Gambar 4.1. Rangkaian Input secara Blok ... 40

Gambar 4.2. Pulsa yang akan diukur ... 41

Gambar 4.3. Rangkaian TIL31 ... 41

Gambar 4.4. Rangkaian TIL81 ... 41

Gambar 4.5. Rangkaian Penguat LM386 ... 42

Gambar 4.6. Multivibrator IC SN7413 ... 42

Gambar 4.7. Rangkaian Pembagi Pulsa hingga 0,1 Hz ... 44

(11)

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Tabel Kebenaran Gerbang AND ... 6

Tabel 2.2. Tabel Kebenaran Gerbang OR ... 7

Tabel 2.3. Tabel Kebenaran Gerbang NOT ... 8

Tabel 2.4. Tabel Kebenaran Flip-Flop RS ... 14

Tabel 2.5. Tabel Kebenaran Flip-Flop RS terdetak ... 15

Tabel 2.6. Tabel Kebenaran Flip-Flop D ... 17

Tabel 2.7. Kode Warna Resistor ... 19

Tabel 2.8. Nilai Kapasitor ... 24

Tabel 4.1. Counter Up ... 44

Tabel 4.2. Counter Down ... 45

(12)

ABSTRAK

Tachometer merupakan alat yang digunakan untuk menghitung kecepatan putaran suatu motor. Dalam hal ini tachometer yang digunakan dibentuk dari beberapa rangkaian elektronik sehingga terbentuk suatu rangkaian lengkap berupa tachometer yang dapat dipergunakan untuk menghitung putaran tersebut, dimana tachometer tersebut di sebut Tachometer Digital.

Adapun rangkaian-rangkaian yang digunakan dalam alat tersebut antara lain, Rangkaian Input, Rangkaian Pintu Utama, Rangkaian Clock, Rangkaian Kontrol dan Rangkaian Counter.

Dimana masing-masing berfungsi sebagai berikut, Rangkaian Input berfungsi sebagai tempat proses pengukuran dilakukan sekaligus pengubahan sinyal analog ke sinyal digital atau persegi (komponen yang digunakan : Sensor, IC LM386, IC SN7413), Rangkaian Pintu Utama berfungsi sebagai penahan dan melewatkan pulsa yang masuk padanya (komponen yang digunakan : IC SN7400), Rangkaian Clock berfungsi untuk membentuk atau membangkitkan pulsa atau sinyal digital yang diinginkan (komponen yang digunakan : IC SN7400, osilator, IC SN7490 dan komponen lainnya)

(13)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1.Latar Belakang Masalah

Teknologi elektronika merupakan salah satu cabang teknik termuda,

namun merupakan salah satu cabang yang sangat pesat kemajuannya dan terus

berkembang. Di negara kita, hal perkembangan elektronika belum merata di setiap

lapisan masyarakat, kebanyakan hanya golongan menengah keatas yang kenal

serta bisa mengaplikasikan perkembangan elektronika yang semakin canggih

misalnya saja komputer. Di negara maju hampir semua bidang pengetahuan

dimasuki komputer sehingga masalah tersebut dapat diselesaikan dengan cepat,

tepat dan teliti.

Misalnya jam dinding (analog) atau jam tangan (analog), yang dahulunya

masih menggunakan jarum kini sudah bisa menjadi digital, yang mana manusia

tidak perlu lagi susah-susah membaca jarum jam yang keakuratan

penunjukkannya tergantung pula oleh penglihatan mata manusia.

Keanekaragaman pengetahuan yang berkembang dengan pesat maka

proses pengukuran pun dapat dilakukan dengan metode digital sebagai output dari

pengukuran tersebut, yang berguna untuk lebih memudahkan dalam pengukuran

serta posisi si pembaca dalam membaca hasil pengukuran dan juga untuk

mendapatkan hasil yang lebih baik atau teliti.

Penulis tertarik untuk membahas suatu cara kerja rangkaian dalam hal

menghitung kecepatan putaran pada suatu motor sehingga dapat di ketahui

(14)

per minute) yang di singkat dengan RPM, mengunakan Tachometer. Alasan

lainnya penulis menyadari bahwa proses pemahaman cara kerja dalam

pengukuran ini merupakan bagian dari rangkaian elektronik yang kemudian

dikaitkan dengan bidang mata kuliah yang dipelajari selama duduk di perkuliahan

instrument.

Dengan penjelasan yang ada, maka penulis mengambil judul Karya Akhir

yakni, STUDI PENGUKURAN KECEPATAN PUTARAN

MENG-GUNAKAN TACHOMETER DIGITAL.

1.2.Tujuan Penulisan

Adapun tujuan penulisan ini adalah sebagai berikut, antara lain :

1. Untuk mempelajari dasar sistem instrumentasi berdasarkan teknik digital,

2. Untuk memahami konsep dasar pengukuran infra red dan komponen lainnya,

3. Untuk mengetahui karakteristik dan cara kerja sistem intrumentasi

berdasarkan teknik digital (elektronika),

4. dan sebagai bahan belajar dalam hal pemahaman rangkaian tersebut.

1.3.Batasan Masalah

Mengingat masalah yang akan dibahas cukup luas tentang cara kerja

Tachometer Digital ini, maka penulis membatasi permasalahan ini sebagai berikut

1. Menjelaskan komponen-komponen yang digunakan, cara kerja pada

masing-masing blok rangkaian dan cara kerja rangkaian keseluruhan dari Tachometer

(15)

2. Serta teori-teori yang menunjang tentang elektronika dan sistem pengukuran,

tetapi tidak secara mendetail melainkan yang dipandang perlu dikemukakan

dan diketahui.

1.4.Sistematika Penulisan

Adapun untuk dapat memudahkan pemahaman, penulis membuat

sistematika penulisan sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN

Berisikan tentang : Latar Belakang Masalah, Tujuan Penulisan, Batasan Masalah

dan Sistematika Penulisan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Berisikan tentang teoritis dari : Tachometer, Teori Elektronika

(Komponen-komponen yang berhubungan dengan sistem pengukuran tersebut) dan Teori

Sistem Pengukuran Infra Red tersebut.

BAB III TACHOMETER DIGITAL

Berisikan tentang : Menjelaskan komponen-komponen yang digunakan pada

masing-masing blok rangkaian Tachometer Digital.

BAB IV PEMBAHASAN

Berisikan tentang : Membahasan fungsi dan cara kerja rangkaian di

masing-masing blok rangkaian (rangkaian input, pintu utama, rangkaian pembangkit

pulsa, rangkaian kontrol dan rangkaian counter ) dan rangkaian power supplay.

(16)

Berisikan tentang : Kesimpulan dan saran yang didapat dari hasil penulisan dan

(17)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Kita mengenal alat untuk mengukur kecepatan putaran motor secara

mekanik yaitu Tachometer. Bila alat ini dipergunakan mengukur besaran putaran

motor atau mobil dipandang sudah cukup teliti, namun untuk keperluan lain

misalnya di dalam laboratorium yang memerlukan ketelitian yang lebih tinggi

maka alat tersebut belum memiliki ketelitian yang lebih dikarenakan pada alat ini

masih dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya medan magnit, goncangan,

gesekan dan posisi motor terhadap pengaruh grafitasi bumi pada saat pengukuran.

Untuk memperkecil faktor di atas (pengaruh) adalah dengan menggunakan

prinsip Opto Elektronic. Sebab dengan menggunakan prinsip ini pengaruh magnit

dan lainnya dapat ditiadakan. Dimana pada dasarnya prinsip ini di bagi atas dua

dasar kerja, yaitu optik dan elektronic. Bahan optik digunakan untuk

memfokuskan cahaya (sinar), sedangkan untuk mengubah cahaya menjadi sinyal

listrik dan selanjutnya menjadi pulsa sampai pada hasil pengukuran digunakan

prinsip elektronika. Dengan demikian teori yang mendasari pembahasan

tachometer dalam penulisan ini adalah teori elektronika dan sistem pengukuran.

II.1 Tachometer

Tachometer adalah sebuah instrumen atau alat yang mampu untuk

mengukur kecepatan putaran dari poros engkol atau piringan, seperti yang

terdapat pada sebuah motor atau mesin lainnya. Alat ini biasanya menampilkan

(18)

Putaran yang dimaksud adalah suatu gerak putar yang dihasilkan oleh

benda atau alat berupa gerakan mekanik yang akan diukur kecepatannya, seperti

putaran roda sepeda motor atau putaran roda gila mesin, motor listrik. Bagi

tachometer putaran ini menjadi masukan untuk diukur.

Jika putaran atau masukan berupa analog (misalnya gerak putar poros)

yang dikopel langsung dengan tachometer, maka tachometer dikenal dengan input

analog. Namun putaran poros dapat dirubah menjadi bentuk digital dengan

memanfaatkan sistem elektronika yang input tidak dikopel langsung, tachometer

ini dikenal dengan input digital.

Dilihat dari hasil pengukuran Tachometer terbagi atas 2 yakni, digital dan

manual (analog). Digital dimana output dari pengukuran tersebut berupa angka

yang di tampilkan dengan menggunakan display atau seven segmen, sedangkan

Manual (analog) output dari hasil pengukuran tersebut berupa penunjukan dengan

jarum alat pengukur yang dapat kita baca pada skala

Gambar 2.1. Diagram Blok Tachometer Digital

Input

Putaran yang diubah menjadi sinyal digital, misalnya motor yang akan

diukur kecepatannya beroprasi maka pada sensor menghasilkan tegangan,

kemudian dikirim ke bagian penguat. Dibagian penguat tegangan (sinyal)

dikuatkan dan diubah menjadi sinyal persegi, meskipun sinyal tersebut berbentuk

sinus atau lain, tetapi masih secara periodik.

(19)

Proses

Proses perubahan input menuju output, dimana proses ini merupakan

proses utama dalam pengukuran karena hasil pengukuran yang berbentuk digital

atau pulsa persegi dilakukan suatu pengaturan secara elektronik yang teratur dan

terencana sehingga hasil pengukuran dapat dilihat pada output misalnya pada

seven segment.

Output

Berupa hasil proses yang memiliki nilai dari suatu pengukuran dalam

bentuk perubahan digital sebesar 5 volt yang diindikasi menjadi bernilai 1 (high)

dan lebih kecil dari 1 volt yang diindikasi menjadi bernilai 0 (low), dan ini

dirubah menjadi analog dengan tampilan seven segmen, melalui shift register.

II.2 Teori Elektronika

Elektronika merupakan suatu bidang ilmu dimana di bagi atas elektronika

analog dan digital, sebagai salah satu contoh elektronika digital. Dimana digital

merupakan wahana dari pengembangan kalkulator, komputer, rangkaian terpadu,

dan bilangan biner 0 dan 1. Hal ini merupakan suatu bidang yang menarik di

dalam elektronika karena penggunaan rangkaian digital yang berkembang dengan

pesat. Satu rangkaian terpadu yang kecil melaksanakan fungsi ribuan transistor,

dioda dan resistor.

Pada tahun 1854 George Boole menciptakan logika simbolik yang

sekarang dikenal dengan aljabar boole. Setiap peubah (variabel) dalam aljabar

boole hanya memiliki dua keadaan atau dua harga, yaitu keadaan benar yang

(20)

yang memiliki dua keadaan ini semula dimaksudkan untuk menyelesaikan

persoalan-persoalan logika.

Aljabar Boole diwujudkan berupa sebuah piranti atau sistem yang disebut

dengan Gerbang Logika. Gerbang Logika adalah blok bangunan dasar untuk

membentuk rangkaian elektronika digital, sebuah gerbang logika memiliki

beberapa masukan tetapi hanya memiliki satu keluaran. Keluaran akan HIGH (1)

atau LOW (0) tergantung level digital pada terminal masukan. Dengan

menggunakan gerbang-gerbang logika, kita dapat merancang dan mendesain suatu

sistem digital yang akan dikendalikan level masukan digital dan menghasilkan

sebuah tanggapan keluaran tertentu berdasarkan rancangan rangkaian logika itu

sendiri.

Beberapa gerbang logika dasar yang akan dibahas adalah gerbang logika

OR, gerbang logika AND, dan gerbang logika NOT (INVERTER). Sedangkan

gerbang-gerbang logika kombinasional adalah gerbang logika NOT OR (atau

NOR), gerbang logika NOT AND (atau NAND), gerbang logika EXCLUSIVE

OR (atau EXOR), gerbang logika EXCLUSIVE NOT OR (atau EXNOR), dimana

pembahasan tidak mencakup gerbang-gerbang kombinasional tersebut.

Gerbang logika hanya beroperasi pada sistem bilangan biner, oleh karena

itu disebut Gerbang Logika Biner yaitu logika 1 dan logika 0, atau biasa disebut

HIGH dan LOW. Logika 1 (H) menyatakan level tegangan tinggi dan logika 0 (L)

menyatakan tegangan rendah.

Berikut akan dibahas gerbang-gerbang logika yang dipakai dalam teknik

digital, antara lain gerbang logika AND, gerbang logika OR dan gerbang logika

(21)

II.2.1. GERBANG AND (gerbang pengali)

Dimana sifatnya salah satu masukan bernilai 1 maka keluaran tetap 0 dan

jika kedua masukkan juga bernilai 0 maka keluaran juga 0 akan tetapi jika kedua

masukan bernilai 1 maka keluaran bernilai 1 atau HIGH.

Sifat lain dari AND adalah mempunyai lebih dari satu masukkan atau

input, tetapi outputnya hanya satu. Hubungan antara input dan output dapat

dinyatakan dengan persamaan berikut :

A . B = Y……….1)

Hubungan-hubungan gerbang AND juga dapat dilihat dari bagian-bagian

di bawah ini berupa gambar, tabel kebenaran dan bentuk gelombang dari gerbang

tersebut.

Gambar 2.2. Simbol Gerbang

AND

Tabel 2.1. TABEL KEBENARAN

INPUT OUTPUT

A B Y

0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 1

A

B Y

1

1 0

0

t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8

B

Y A

(22)

II.2.2. GERBANG OR (gerbang penjumlah)

Gerbang OR biasa juga disebut dengan istilah setiap atau semua. Artinya

bila salah satu atau semua input bernilai 1 atau high maka output bernilai 1 atau

high dan jika kedua input bernilai 0 atau low maka outputnya bernilai 0 atau low.

Simbol gerbang OR dapat dilihat pada gambar di bawah beserta tabel

kebenarannya.

Gambar 2.4. Simbol Gerbang OR

A B Y

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1

Hubungan antara input dan output ini dapat dinyatakan dengan persamaan

berikut :

A + B = Y …...… 2)

A

B Y

1

1 0

0

t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8

B

Y A

(23)

II.2.3. GERBANG NOT (gerbang pembalik)

Gerbang Not biasa juga disebut inverter atau pembalik, yaitu bila input 1

atau high maka output bernilai 0 atau low serta kebalikannya, atau bila inputnya A

maka outputnya A.

Gerbang Not adalah gerbang yang mempunyai satu input dan satu output,

jadi hanya berfungsi sebagai pembalik pulsa yang masuk padanya. Simbol

gerbang not dapat dilihat pada gambar di bawah beserta tabel kebenarannya.

Gambar 2.6. Simbol Gerbang

NOT

A X

0 1

1 0

Dari gambar maupun tabel kebenaran, kita melihat sifat dari gerbang NOT

adalah input dan outputnya selalu berlawanan/berbalikan. Hubungan ini dapat

dinyatakan dengan pernyataan sebagai berikut :

A ≠ X ...…………3)

A X

A = Input

X = Y Output

(24)

II.2.4. Level ( harga ) Tegangan

Dalam sistem digital digunakan dua harga tegangan, yaitu harga (level)

high dan level low biasa ditulis H dan L. Untuk harga tinggi biasa disebut logika 1

dan untuk harga rendah disebut logika 0.

Untuk menentukan harga tegangan ini tergantung dari pabrik yang

memproduksi komponen (Integrated Circuit). Jenis yang digunakan dalam

pembahasan ini adalah IC TTL (transistor transistor logic) mempunyai harga

standart sebagai berikut :

Untuk harga tegangan high (H) atau logic 1, mempunyai harga tegangan

dari 2,0 V sampai 5,0 V akan diterjemahkan menjadi sebuah tegangan TINGGI

atau dinyatakan dengan logika 1 dan untuk tegangan low (L) atau logika 0,

mempunyai harga tegangan dari 0 V sampai 0,8 V. Gambar di bawah

memperlihatkan harga tegangan dari IC jenis TTL.

Logika 1

Tak tentu

Logika 0

Gambar 2.8. Harga tegangan IC jenis TTL

Selanjutnya harga tegangan dalam operasi sistem digital 1 dan 0 atau

logikanya misalnya 2,0–5,0 volt dan 0–0,8 volt perlu disesuaikan dari satu

komponen kepada komponen lain dan biasanya disebut dengan interfice device

dari satu rangkaian ke rangkaian lainya, alatnya disebut juga dengan Operational

Amplifier (Op-Amp). VOLT

5,0

2,0

(25)

II.2.5. Operational Amplifier ( Op-Amp )

Istilah penguat operasional (operational amplifier) secara umum

meng-gambarkan tentang sebuah rangkaian penguat penting yang membentuk dasar dari

rangkaian-rangkaian penguat audio dan video, penyaring atau tapis, buffer,

penggerak-penggerak saluran, penguat instrumentasi, komparator atau

pem-banding, osilator dan berbagai macam rangkaian analog lainnya.

Penguat Operasional dikenal juga secara umum dengan nama singkat

Op-Amp. Meskipun rangkaian penguat operasional dapat dirancang dari

komponen-komponen diskrit, namun demikian hampir seluruhnya selalu digunakan dalam

bentuk rangkaian terintegrasi (integrated circuit, IC).

Op-amp pada dasarnya merupakan sebuah blok komponen yang

sederhana. Sebuah op-amp akan memiliki dua buah terminal masukan dimana

salah satu masukan disebut sebagai masukan pembalik (diberi tanda -) sementara

satu masukan lainnya disebut dengan masukan non-pembalik (diberi tanda +).

Pada umumnya op-amp memiliki sebuah keluaran atau keluaran tunggal.

Akan tetapi beberapa jenis op-amp khusus yang umumnya digunakan pada

rangkaian-rangkaian frekuensi radio dapat memiliki dua buah terminal keluaran.

Tetapi dalam bahasan ini, hanya op-amp keluaran tunggal yang akan dibahas.

Simbol op-amp di tunjukkan oleh gambar di bawah.

(26)

Input op-amp bisa berupa tegangan searah maupun tegangan bolak-balik.

Sedangkan output op-amp tergantung input yang diberikan. Jika input op-amp

diberi tegangan searah dengan input Non Inverting (+) lebih besar dari pada input

inverting (-), maka pada output op-amp akan positip (+). Sebaliknya jika input

Non Inverting (+) lebih kecil dari pada input inverting (-), maka output op-amp

akan negatip ( - ).

Jika input op-amp diberi tegangan bolak-balik dengan input Non

Inverting (+), maka pada output op-amp akan sephasa dengan inputnya tersebut.

Sebaliknya jika input Inverting (-) diberi sinyal/tegangan bolak-balik sinus, maka

pada output op-amp akan berbalik phasa terhadap inputnya.

Dalam kondisi terbuka ( open ) besarnya tegangan output ( Uo ) adalah

Uo = AoL ( Ui1 – Ui2 ) ( 1 – 1 ) ...4 )

dimana :

Uo = Tegangan output

AoL = Penguatan open loop

Ui1 = Tegangan input Non Inverting

Ui2 = Tegangan input Inverting

II.2.6. Rangkaian Flip-Flop

Rangkaian flip-flop adalah suatu elemen logika bi-stabil yang mempunyai

satu atau lebih input dan mempunyai dua output yang saling berlawanan

(complementary), juga rangkaian ini biasa disebut rangkaian Multivibrator

Bi-stabil.

Rangkaian flip-flop juga berfungsi untuk merubah keadaan dari satu posisi

(27)

Bilamana flip-flop ini diberi sinyal dari luar atau biasa disebut sinyal trigger, ini

membuat flip-flop berubah keadaannya.

Dalam pemakaiannya rangkaian flip-flop ini digunakan dalam komputer

atau counter yang digunakan sebagai penyimpan data, penghitung biner dan

memindah data (shift register). Dengan demikian flip-flop merupakan dasar dari

pada rangkaian digital. Flip Flop yang merupakan penggabungan rangkaian logika

terdiri dari gerbang AND, OR dan NOT, dapat berupa :

a. Flip-Flop RS

b. Flip-Flop RS yang Berdetak

c. Flip-Flop D

d. Flip-Flop JK

II.2.6.1. Flip-Flop RS (RESET SET FLIP-FLOP)

Flip-flop RS disebut juga Penahan Transparan (Transparent Latches),

karena keluaran flip-flop langsung menyebabkan terjadinya perubahan terhadap

masukannya. Perubahan yang cepat disebabkan karena flip-flop SR langsung

menanggapi perubahan sinyal pada bagian masukan sehingga keluaran Q akan

langsung berubah sejalan dengan perubahan masukan. Keadaan sinyal masukan

akan diingat dengan cara menahan sinyal masukkannya ke dalam rangkaian

logikanya.

Flip-Flop RS mempunyai dua buah input yang diberi nama atau lebel SET

(S) dan RESET (R) dan dua buah output yang diberi nama Q dan Q.

Pada gambar di bawah memperlihatkan simbol Flip-Flop RS yang

memiliki dua buah output yang saling berlawanan, tidak seperti gerbang logika

yang mempunyai satu output. Output Q dinamakan output normal dan yang

(28)

satunya merupakan kebalikannya dan ditulis Q yang berarti complement

/berbalikan dengan output normal. Jika Q = 1 maka Q = 0 dan sebaliknya jika Q =

0 maka Q = 1.

Sebuah flip-flop RS yang terbuat dari gerbang logika NAND (NOT AND)

sering disebut sebagai penahan NAND (NAND Lacth. Penahan NAND prinsip

kerjanya sama dengan penahan NOR. Perbedaannya terletak pada keadaan level

atau tingkat logikanya. Masukan-masukan SET dan RESET dari penahan NOR

bekerja dari keadaan 0 (rendah) menjadi 1 (tinggi), sewaktu mengubah keadaan,

sedangkan penahan NAND sebaliknya. Masukan-masukan SET dan RESET dari

penahan NAND bekerja dari keadaan 1 (tinggi) menjadi 0 (rendah), sewaktu

mengubah keadaan. Tetapi sekali lagi, prinsip kerja keduanya sama.

Tabel 2.4. Tabel Kebenaran Flip-Flop RS

Keadaan

Gambar 2.10. Simbol Flip-flop RS Gambar 2.11. Flip-flop RS menggunakan

gerbang NAND

(29)

II.2.6.2. Flip-Flop RS Terdetak

Flip-flop RS yang telah kita pelajari tersebut mempunyai penerapan yang

terbatas, karena hanya mempunyai dua masukan yang harus dikendalikan secara

silih berganti. Sebagai contoh penahan NOR, untuk mengaktifkan penahan NOR

masukan SET harus diberi sinyal 1, kemudian Q akan 1. Untuk memadamkan

keluaran Q dari penahan NOR masukan RESET harus diberi sinyal 1, maka

keluaran Q akan 0. Masukan SET dan RESET harus silih berganti. Tidak

diperkenankan bekerja secara sepihak terus-menerus dan juga tidak dapat bekerja

secara bersama-sama atau berada dalam keadaan terlarang atau pacu. Maka

pengoperasian Flip-Flop RS tanpa sinyal pendetak disebut tak serempak atau

asinkron.

Flip-Flop RS tanpa pendetak kemudian dikembangkan menjadi flip-flop

RS dengan ditambah masukan untuk sinyal pendetak (clock), maka disebut

Flip-Flop RS terdetak (Clock SR Flip-Flip-Flop). Flip-flop RS terdetak bekerja dengan

menggunakan sinyal pendetak. Pada hakekatnya prinsip kerja keduanya sama.

Perbedaannya terletak pada operasi pengendalian masukan dan keluarannya.

Flip-flop RS terdetak ini harus menyesuaikan diri dengan sinyal pendetak

atau menyinkronkan diri dengan sinyal pendetak. Apabila sinyal pendetak

masukan pada logika 0, maka data yang masuk pada S dan R tidak akan

ditanggapi atau diproses oleh flip-flop, sehingga keluaran Q tetap tidak berubah.

Jika sinyal pendetak berubah dari logika 0 menjadi 1, seketika itu juga

masukan Set atau Reset akan ditanggapi, sehingga keluaran Q berubah.

Pengoperasian Flip-Flop RS terdetak disebut secara serempak atau sinkron

(30)

Tabel 2.5. Tabel Kebenaran Flip-Flop RS terdetak

II.2.6.3. Flip-Flop D (Data Flip-Flop atau Delayed Flip-Flop)

Penahan D yang paling sederhana dapat dibangun dengan menggunakan

gerbang logika yang membentuk ekivalen penahan NAND (lihat Flip-flop RS

pada pembahasan sebelumnya).

Sedangkan prinsip kerja penahan D jenis ini juga tak kalah sederhana.

Isyarat-isyarat digital yang masuk pada D akan dibagi menjadi dua jalur. Jalur Gambar 2.12. Simbol logic

clocked RS Flip Flop

(31)

pertama (1) melewati gerbang Inverter kemudian melewati gerbang NAND (atau

OR dengan kedua masukan dibalik) yang berada dibagian atas, yaitu RESET.

Sedangkan jalur yang kedua (2) langsung menuju kegerbang NAND (atau

ekivalen OR dengan kedua masukan dibalik) yang dibagian bawah, yaitu SET.

Jika masukan D adalah 0 (atau low atau rendah) maka gerbang NAND

yang di atas (atau RESET) akan 0 dan gerbang logika NAND yang di bawah (atau

SET) akan 1, maka keluaran Q akan 0. Flip-Flop dalam keadaan RESET.

Tetapi jika masukan 1 (high = tinggi) maka gerbang logika NAND yang

atas (RESET) akan 1 dan gerbang logika yang bawah (SET) akan 0, maka

keluaran Q akan 1. Flip-Flop dalam keadaan SET.

Dalam penahan D tersebut tidak mungkin ada lagi keadaann yang terpacu.

Gerbang logika tersebut berfungsi untuk menjamin supaya masukan S dan

masukan R berada pada keadaan yanng berlawanan, sehingga dipastikan tidak

akan terjadi keadaan pacu.

Penahan D ini sama seakali tidak menggunakan sinyal kendali apapun atau

sinyal detak (clock) sekalipun. Rangkaian akan berada pada keadaan SET atau

RESET dengan sendirinya sejalan dengan sinyal yang masuk pada D, yaitu 0 atau

1. jadi jika sinyal masukan 0 maka keluaran Q akan 0 dan sebaliknya jika sinyal

masukan 1 maka keluaran Q juga 1.sehingga penggunaan Flip-Flop ini sendiri

jarang sekali dipakai, baik dalam pemakaian yang umum maupun pada sistem

digital atau komputer praktis.

Gambar 2.14. Diagram Blok Gambar 2.15. Rangkaian D Flip Flop

(32)

Tabel 2.6. Tabel Kebenaran Flip-Flop D

D Q Keadaan

0

1

0

1

Reset

Set

II.2.6.4. Flip-Flop JK

Dari semua Flip Flop yang dipelajari, masing-masing memiliki sifat dan

kegunaan tertentu, yang kesemuanya memiliki sifat yang sama yakni sebagai

penyimpan data. Disini kita akan menerangkan sedikit tentang Flip-Flop yang

paling penting diantara yang pernah kita bahas sebelumnya, yaitu Flip-Flop JK.

Dari semua Flip-Flop yang ada Flip-Flop JK adalah yang paling ideal digunakan

sebagai piranti penyimpanan (memori).

Flip-Flop JK sangat luas penggunaannya, flip-flop ini dipakai pada setiap

komputer digital maupun piranti-piranti digital lainnya. Dalam pemakaian bidang

elektronika juga sangat banyak manfaatnya, misalnya sebagai Pencacah Frekuensi

(Frequency Counter), pembagi frekuensi (Frequency Divider), pembangkit

ragam-gelombang kotak simetri (Symetry Square Wave-form generator) dan lain-lain.

Flop JK terbagi atas dua jenis, yaitu Flop JK Pemicuan Tepi dan

Flip-Flop JK MS (Master-Slave) atau disebut juga Flip-Flip-Flop JK Majikan–Budak.

Dalam hal ini kita tidak menerangkan secara detail jenis tersebut tetapi kita

akan menjelaskan secara garis besar dari kedua jenis Flip-Flop JK tersebut, antara

lain :

1. Flip-Flop JK Pemicuan Tepi

(33)

II.2.7. Komponen-Komponen Pendukung

II.2.7.1. Resistor (tahanan)

Resistor komponen pasif elektronika yang berfungsi untuk membatasi arus

listrik yang mengalir. Berdasarkan kelasnya resistor dibagi menjadi 2 yaitu: Fixed

Resistor dan Variable Resistor dan umumnya terbuat dari carbon film atau metal

film, tetapi tidak menutup kemungkinan untuk dibuat dari material yang lain.

Pada dasarnya semua bahan memiliki sifat resistif namun beberapa bahan

tembaga, perak, emas, dan bahan metal umumnya memiliki resistansi yang sangat

kecil. Bahan–bahan tersebut menghantar arus listrik dengan baik, sehingga

dinamakan konduktor.

a. Fixed Resistor

Resistor merupakan komponen elektronika yang digunakan untuk

membatasi jumlah arus yang mengalir dalam satu rangkaian. Yang disesuai

dengan namanya resistor bersifat resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon.

Tipe resistor pada umum berbentuk tabung porselen kecil dengan dua kaki

tembaga. Dimana pada badannya memiliki kode warna, yang mana warna tersebut

merupakan besaran dari resistor tersebut. Nilai besaran komponen ini di ukur

dengan satuan Ohm

(34)

Tabel 2.7 Kode Warna Resistor

WARNA

GELANG KE

1 DAN 2 3 4

Hitam 0 x 1 1%

Coklat 1 x 10 2%

Merah 2 x 100 2%

Jingga 3 x 1000 -

Kuning 4 x 10000 -

Hijau 5 x 100000 -

Biru 6 x 1000000 -

Ungu 7 x 10000000 -

Abu-abu 8 x 100000000 -

Putih 9 x 1000000000 -

Emas - x 0.1 5%

Perak - x 0.01 10%

Tidak bewarna - - 20%

Untuk mengetahui besaran atau nilai dari komponen tersebut, kita dapat

melihat tabel di atas, dimana gelang 1 dan 2 merupakan harga pokok atau tetapan,

sedangkan gelang 3 merupakan faktor pengali dan gelang ke 4 merupakan faktor

toleransi.

Dimana untuk mencari gelang pertama dapat dilihat pada gelang yang

lebih ke pinggir dari komponen tersebut atau kita juga bisa berpedoman dengan

(35)

memiliki nilai pada gelang 1 dan 2 maka gelang tersebut merupakan gelang ke 4

(gelang faktor toleransi).

b. Variable Resistor

Dimana pada resistor ini memiliki 2 tipe, Pertama dinamakan Variable

Resistor, nilai dari komponen ini dapat diubah-ubah sesuai dengan yang kita

inginkan. Contoh penggunaan, yakni pada pengaturan volume, bass, balance, dll.

Dan kedua adalah Semi-Fixed Resistor, nilai dari resistor ini biasanya hanya

diubah pada kondisi tertentu saja..

Contoh variable resistor, yang sering digunakan dengan cara memutar

sampai 300 derajat putaran, atau lebih di kenal dengan nama Potensiometer.

seperti pada gambar di bawah

.

Gambar 2.17. Potentiometers” atau “Trimmer Potentiometers

Dengan masing-masing bentuk memiliki fungsi, bentuk 1 sebagai

dpotensiometer, bentuk 2 disebut semi fixed resistor dan biasanya terdapat pada

PCB (Printed Circuit Board) dan bentuk 3 digunakan sebagai volume kontrol.

Ketiga tipe tersebut memiliki perubahan nilai pengaturannya, seperti pada gambar.

(36)

Pada saat tipe A diputar searah jarum jam, awalnya perubahan nilai

resistansi lambat tetapi ketika putarannya mencapai setengah atau lebih nilai

perubahannya menjadi sangat cepat. Tipe ini sangat cocok dengan karakteristik

telinga manusia. Karena telinga sangat peka ketika membedakan suara dengan

volume yang lemah, tetapi tidak terlalu sensitif untuk membedakan perubahan

suara yang keras. Biasanya tipe A ini juga disebut sebagai Audio Taper

potensiometer. Untuk tipe B perubahan resistansinya adalah linier, cocok

digunakan untuk Aplikasi Balance Control, resistance value adjustment in circuit,

dll. Sedangkan untuk tipe C perubahan resistansinya kebalikan dari tipe A.

II.2.7.2. Kapasitor (Condensator)

Kapasitor adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan muatan

listrik. Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan

oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya

udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi

tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu

kaki elektroda metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif

terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir

menuju ujung kutup negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke

ujung kutup positif karena terpisah oleh bahan elektrik yang non-konduktif.

Muatan elektrik ini tersimpan selama tidak ada konduktif pada ujung-ujung

(37)

Gambar 2.19. Skema Kapasitor

Kapasitor merupakan komponen pasif elektronika yang sering dipakai

didalam merancang suatu sistem yang berfungsi untuk mengeblok arus DC, Filter,

dan penyimpan energi listrik. Yang membedakan tiap-tiap kapasitor adalah

dielektriknya. Berikut ini adalah jenis– jenis kapasitor.

II.2.7.2.1. Electrolytic Capacitor (ELCO)

Gambar 2.20. Electrolytic Capacitor (ELCO)

Elektroda dari kapasitor ini terbuat dari alumunium yang menggunakan

membrane oksidasi yang tipis. Karakteristik utama dari Electrolytic Capacitor

adalah perbedaan polaritas pada kedua kakinya. Dari karakteristik tersebut kita

harus berhati-hati di dalam pemasangannya pada rangkaian, jangan sampai

terbalik. Bila polaritasnya terbalik maka akan menjadi rusak bahkan meledak,

(38)

II.2.7.2.2. Ceramic Capacitor (Kapasitor Keramik)

Kapasitor ini menggunakan bahan titanium acid barium untuk

dielektriknya. Karena tidak dikonstruksi seperti coil maka komponen ini dapat

digunakan pada rangkaian frekuensi tinggi. Biasanya digunakan untuk

melewatkan sinyal frekuensi tinggi menuju ke ground. Kapasitor ini tidak baik

digunakan untuk rangkaian analog, karena dapat mengubah bentuk sinyal.

Jenis ini tidak mempunyai polaritas dan hanya tersedia dengan nilai

kapasitor yang sangat kecil dibandingkan kapasitor diatas.

Gambar 2.21. Kapasitor jenis ini biasanya terbuat dari bahan kertas, mica,

keramik dll.

Nilai Kapasitor

Untuk mencari nilai dari kapasitor biasanya dilakukan dengan melihat

angka/kode yang tertera pada badan kapasitor tersebut. Untuk kapasitor jenis

elektrolit memang mudah, karena nilai kapasitansinya telah tertera dengan jelas

pada tubuhnya. Sedangkan untuk kapasitor keramik dan beberapa jenis yang lain

nilainya dikodekan. Biasanya kode tersebut terdiri dari 4 digit, dimana 3 digit

pertama merupakan angka dan digit terakhir berupa huruf yang menyatakan

toleransinya. Untuk 3 digit pertama angka yang terakhir berfungsi untuk

(39)

Tabel 2.8. Nilai Kapasitor

Misalnya suatu kapasitor pada badannya tertulis kode 474J, berarti nilai

kapasitansinya adalah 47 + 104 = 470.000 pF = 0.47µF sedangkan toleransinya

5%. Yang harus diingat didalam mencari nilai kapasitor adalah satuannya dalam

pF (Pico Farad).

II.2.7.3. Transistor

Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat,

sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan,

modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya. Transistor dapat berfungsi semacam

kran listrik, dimana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya

(FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber

listriknya

.

Pada umumnya, transistor memiliki 3 terminal. Tegangan atau arus yang

(40)

terminal lainnya. Transistor adalah komponen yang sangat penting dalam dunia

elektronik modern. Dalam rangkaian analog, transistor digunakan dalam amplifier

(penguat). Rangkaian analog melingkupi pengeras suara, sumber listrik stabil, dan

penguat sinyal radio. Dalam rangkaian-rangkaian

sebagai

sedemikian rupa sehingga berfungsi sebagai logic gate, memori, dan

komponen-komponen lainnya.

Jenis-jenis Transistor

PNP P-channel

NPN N-channel

BJT JFET

Gambar 2.23. Simbol Transistor dari Berbagai Tipe

Secara umum, transistor dapat dibeda-bedakan berdasarkan banyak

kategori:

• Materi semikonduktor: Germanium, Silikon, Gallium Arsenide

• Kemasan fisik: Through Hole Metal, Through Hole Plastic, Surface

Mount, IC, dan lain-lain

• Tipe:

yaitu

(41)

• Maximum kapasitas daya: Low Power, Medium Power, High Power

• Maximum frekwensi kerja: Low, Medium, atau High Frequency, RF

transistor, Microwave, dan lain-lain

• Aplikasi: Amplifier, Saklar, General Purpose, Audio, Tegangan Tinggi,

dan lain-lain

BJT

transistor. Cara kerja BJT dapat dibayangkan sebagai dua dioda yang terminal

positif atau negatifnya berdempet, sehingga ada tiga terminal. Ketiga terminal

tersebut adalah emiter (E), kolektor (C), dan basis (B).

FET

FET dibagi menjadi dua keluarga: Junction FET

Gate FET (IGFET) atau juga dikenal sebagai Metal Oxide Silicon (atau

Semiconductor) FET

JFET membentuk sebuah

Source dan Drain). Secara fungsinya, ini membuat N-channel JFET menjadi

sebuah versi solid-state dari tabung vakum, yang juga membentuk sebuah dioda

antar

depletion mode, keduanya memiliki impedansi input tinggi, dan keduanya

menghantarkan arus listrik dibawah kontrol tegangan input.

(42)

II.2.7.4. Seven Segment

Seven segment (7-segmen) adalah sebuah komponen untuk menampil-kan

bilangan 0 sampai 9 yang banyak digunakan pada aplikasi yang memerlukan

tampilan angka. 7-segments pada dasarnya adalah LED (Light Emitting Diode),

yaitu diode yang dapat mengeluarkan cahaya bila diberi tegangan pada pin-nya.

Gambar 7.1 di bawah ini memperlihatkan gambaran tentang 7-segment yang

masing-masing segment diberi notasi mulai dari a, b, c, d, e, f, dan g.

LED tersebut terdiri dari 7 buah yang dihubungkan satu dengan lainnya.

Cara menghubungkan pin pada seven segments ada 2 (dua) mode, yaitu Common

Anode dan Common Katode. Common Anode adalah LED pada 7 segment semua

pin anode-nya dihubungkan menjadi satu, sedangkan pin katoda dihubungkan ke

port-port pada mikrokontroller atau input dari sistem yang ingin di tampilkan.

Common anode digunakan untuk rangkaian yang memerlukan aktif rendah (active

low). Sedangkan Common katode adalah semua pin katoda pada 7 segments

disatukan, sedangkan pin anoda dihubungkan ke port-port pada mikokontroller

atau input dari sistem yang ingin di tampilkan. Common katoda digunakan pada

rangkaian yang memerlukan aktif tinggi (active high)

Gambar 2.24. Konfigurasi seven segment pada masing-masing common

Seven Segmen ini juga ditambah 1 segmen yang berfungsi sebagai desimal

(43)

Gambar 2.25. Susunan Seven Segmen

dimana Segmen yang paling atas disebut segmen a, segmen sebelah kanan atas

disebut segmen b, dan seterusnya sesuai gambar di atas, dp merupakan singkatan

dari desimal point.

Pada seven segment tipe common anoda di atas, untuk menyalakan salah

satu segmen, maka katodanya harus diberi tegangan 0 volt atau logika low.

Misalnya jika segmen a akan dinyalakan, maka katoda pada segmen a harus diberi

tegangan 0 volt atau logika low, dengan demikian maka segmen a akan menyala,

begitu juga untuk segmen lainnya.

Sedangkan tipe common katoda, katoda dari setiap LED dihubungkan

menjadi satu kemudian dihubungkan ke ground dan anoda dari masing-masing

LED berfungsi sebagai input dari seven segmen, seperti ditunjukkan pada gambar

di atas.

Sesuai dengan gambar di atas, maka untuk menyalakan salah satu segmen,

maka anodanya harus diberi tegangan minimal 5 volt atau logika high. Misalnya

jika segmen a akan dinyalakan, maka anoda pada segmen a harus diberi tegangan

minimal 5 volt atau logika high, dimana arus yang akan mengalir dalam LED

kira-kira 20 mA (berlaku hampir untuk semua jenis LED), juga dihubungkan seri

terhadap tahanan sehingga tidak merusak LED pada saat bekerja, dengan

(44)

Gambar 2.26. Display Seven Segment

II.3. Sistem Pengukuran

Sistem pengukuran merupakan bagian pertama dalam suatu sistem

pengendalian, jika input sistem pengendalian salah, maka output salah dan jika

hasil pengukuran (input sistem pengendalian) salah, maka hasil pengendalian pasti

salah, walaupun sebenarnya sistem pengendalian sangat baik.

Dilihat dari karakteristiknya instrument pengukuran di bagi atas 2 bagian,

yakni Karakteristik Statis dan Dinamis. Dimana Karakteristik Statis adalah

karakter yang menggambarkan parameter instrument dalam keadaan steady

(Akurasi, Presisi, Toleransi, Range (span), Linieritas, Hysterisis), sedangkan

Karakteristik Dinamis, karakter yang menggambarkan respon (tanggapan)

dinamik (fungsi waktu), dimana hubungan input (nilai sesungguhnya) dan output

(nilai yang ditunjukkan alat ukur) sebagai fungsi waktu dapat dinyatakan dengan

(45)

Variabel deviasi = selisih nilai sesungguhnya dengan nilai keadaan steady

Dengan demikian Prinsif Dasar Pengukuran dapat di lihat pada gambar di

bawah :

Gambar 2.27. Prinsif Dasar Pengukuran

dimana,

Transducer atau elemen pendeteksi

Yaitu elemen sistem pengukuran yang berfungsi mengubah satu bentuk informasi

(signal) menjadi bentuk informasi lain. Perubahan bentuk informasi ini

dimaksudkan untuk mendapatkan bentuk informasi yang dapat diukur

Signal Conditioner

Yaitu elemen sistem pengukuran yang berfungsi mengkonversi informasi dari

transducer menjadi bentuk informasi yang dapat ditampilkan (didisplay). Elemen

ini bertugas memperbesar informasi dari transducer agar dapat terbaca pada

display alat pengukuran.

Display

Yaitu elemen sistem pengukuran yang berfungsi mengkonversi signal instrumen

dari satu bentuk menjadi bentuk lain yang didesain untuk memberikan persepsi

bagi pengamat (orang yang melakukan pengukuran).

http://adrian_nur.staff.uns.ac.id/files/2009/10/03-sistem-pengukuran.pdf

Transducer Signal

Conditioner

Display / Recorder

Signal Signal

Kuantitas

(46)

Dalam sistem transmitter receiver yang umum adalah sebagai berikut

dalam bentuk blok diagram.

Gambar 2.28. Blok diagram Sistem Pengukuran Infra Red

Unsur-unsur yang ada dalam sistem pengukuran infra red (IRED) adalah :

1. Back Ground (latar belakang)

2. Udara atau lingkungan sekitar

3. Sumber cahaya

4. Sistem optik

5. Detektor

6. Proses sinyal dan penunjukan (display)

Dalam tujuan khusus, komponen-komponen dipilih dan direncanakan

sesuai dengan tujuan pengukuran atau penelitian, dalam daerah panjang

gelombang khusus dan jarak maksimum yang dapat dideteksi.

Pada umumnya sistem pengukuran dengan menggunakan IRED, semua

didasarkan dari bentuk umum, yaitu :

1. Sistem Pengukuran pasif, 2. Sistem pengukuran Aktif.

I R

Sumber

Udara Atmosfir

Proses Signal

& Display Detektor

(47)

II.3.1. Sistem Pengukuran IRED Pasif

Sistem pengukuran pasif, yaitu sistem yang hanya mendeteksi radiasi

(pancaran) secara alami, yang dikirimkan oleh sumber, untuk pembahasan ini

rasanya kurang efektif karena putaran yang akan diukur belum tentu berada

dialam terbuka.

Gambar 2.29. Blok diagram sistem pengukuran IRED passip

II.3.2. Sistem Pengukuran IRED Aktif

Sistem pengukuran aktif, digunakan dengan menggunakan sumber-sumber

buatan, untuk menyinari sasaran yang kemudian dipantulkan kembali ke sistem

detektor, seperti diagram berikut.

Gambar 2.30. Pengukuran Infra Red sistem Aktif

I R

Sumber

Sistem Optik Back Ground

Sasaran yang diterangi / diukur

Udara / atmosfer Filter

Sumber I R

(48)

BAB III

TACHOMETER DIGITAL

Tachometer merupakan alat yang digunakan untuk mengukur suatu

putaran, sehingga di ketahui nilai dari putaran tersebut. Dalam hal ini tachometer

yang dibahas berupa Tachometer Digital, dimana output dari hasil pengukuran

tersebut berupa angka yang dapat langsung dipahami oleh si pembaca.

Bab ini akan membahas fungsi rangkaian serta komponen yang digunakan

pada masing-masing rangkaian, untuk memudahkan kita memahami cara kerja

rangkaian pada masing-masing blok rangkaian. Dibagi atas 5 (lima) rangkaian

yakni, rangkaian input, rangkaian pintu utama, rangkaian clock/time base,

rangkaian kontrol dan rangkaian penghitung (counter).

3.1. Rangkaian Input

Rangkaian ini merupakan rangkaian awal dari proses pengukuran terhadap

suatu putaran sehingga menghasilkan output yang dapat digunakan oleh rangkaian

lainnya, rangkaian ini terdiri dari beberapa komponen elektronik, seperti pada

gambar di bawah.

(49)

Rangkaian input terdiri dari :

1. Sensor (transmitter, receiver dan tahanan).

2. Penguat (Amplifier)

3. Schmitt Trigger

Dalam bentuk blok bagian dapat kita gambar seperti di bawah ini :

Gambar 3.2. Rangkaian Input secara blok

untuk lebih jelasnya akan di bahas pada bab selanjutnya satu per satu rangkaian

tachometer digital.

3.2. Rangkaian Pintu Utama (Main Gate)

Rangkaian pintu utama terdiri dari ¼ IC SN7400, fungsi pintu utama

adalah melewatkan dan menahan pulsa yang masuk kepadanya. Bagian dalam IC

SN7400 adalah Nand gate, ini berarti bila salah satu input nol (0) maka outputnya

akan satu (1). Membuka dan menutupnya Nand Gate diatur oleh time base, yang

mana besarnya diatur sesuai dengan kebutuhan. Output dari pintu utama akan

merupakan input bagi counter yang akan menghitung besarnya pulsa tersebut.

Gambar 3.3. Rangkaian Pintu Utama

Sensor Amplifier Schmitt Trigger

¼ IC SN7400

Pulsa yang akan diukur

(50)

3.3. Rangkaian Clock (Rangkaian Pulsa)

Rangkaian ini terdiri dari beberapa IC, Oscilator dan komponen passip,

fungsinya untuk membangkitkan frekuensi 1 MHz stabil. Ini dihasilkan dari IC

SN7400, oscilator, tahanan dan kondensator. IC yang lain yaitu SN7490 berfungsi

sebagai pembagi 10 dan 2, sehingga dihasilkan frekuensi yang diinginkan.

Output dari rangkaian clock ini merupakan salah satu input bagi rangkaian

pintu utama yaitu time base (gating time), selain itu berfungsi sebagai output

rangkaian input bagi rangkaian kontrol.

(51)

3.4. Rangkaian Kontrol

Rangkaian terdiri dari 2 (dua) buah IC 74121, tahanan dan kondensator

yang berfungsi untuk memberikan pulsa set dan reset (latch dan strobe) ke

rangkaian counter bagian memori yaitu IC 7475, tujuan dari pada pemberian pulsa

ini agar memori dapat menyimpan sejenak pulsa dan kemudian melepasnya

kembali untuk dihitung besarannya. Dan bersamaan dengan itu IC 7475 siap

kembali menerima pulsa yang baru akan diukur besarnya, pada saat itu juga

display siap memperlihatkan hasil pengukuran.

Gambar 3.5. Rangkaian Kontrol 1

DARI TIME BASE

KE DECODER COUNTER 1

DARI TIME BASE

(52)

3.5. Rangkaian Penghitung (Counter)

Rangkaian penghitung (counter) ini merupakan tempat memproses pulsa

yang akan diukur dan sekaligus memperlihatkan hasil pengukuran pada display,

dalam bentuk desimal yang dapat dibaca langsung. Rangkaian ini terdiri dari

beberapa IC yaitu: IC SN7490, SN7475, SN7447 dan seven segmen.

(53)