SIMULASI RANCANG BANGUN ALAT HITUNG SEPEDA MOTORMANFAATKAN INFRAMERAH SEBAGAI
INPUT PADA PINTU GERBANG TOL
TUGAS AKHIR
Ronal Hamdhany Ginting 112408004
PROGRAM STUDI D-III FISIKA DEPERTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATRA UTARA
MEDAN
2014
SIMULASI RANCANG BANGUN ALAT HITUNG SEPEDA MOTORMANFAATKAN INFRAMERAH SEBAGAI
INPUT PADA PINTU GERBANG TOL
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Melengkapi Tugas Dan Memenuhi Syarat Memperoleh Ahli Madya
Ronal Hamdhany Ginting 112408004
PROGRAM STUDI D-III FISIKA DEPERTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATRA UTARA
MEDAN
2014
PERNYATAAN
SIMULASI RANCANG BANGUN ALAT HITUNG SEPEDA MOTOR
MEMANFAATKAN INFRAMERAH SEBAGAI INPUT PADA PINTU GERBANG TOL
TUGAS AKHIR
Saya mengakui bahwa laporan tugas akhir ini adalah hasil karya saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juni 2014
Ronal Hamdhany Ginting 112408004
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segalah anugrah dan karunianya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini.
Ucapan terima kasih saya sampaikan kepada Bapak Junedi Ginting M.Si selaku pembimbing pada penyelesaian laporan tugas akhir ini yang telah memberikan panduan dan perhatian kepada penulis untuk menyempurnakan laporan ini. Ucapan terimakasih juga ditujukan kepada ketua Porgram studi Fisika D-III Ibu Dr.Susilawati, M.Si serta dosen-dosen pengajar pada jurusan Fisika D-III, dan kawan-kawan stambuk “2011” atas segala bantuan dan motifasinya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan ini dengan baik. Dan juga saya tidak lupa mengucapkan terima kasih kepada kedua Orangtua penulis yang begitu banyak memberikan dukungan berupa materil maupun spiritual pada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini hingga selesai. Semoga Tuhan yang Maha Esa akan memberikan berkat yang berlimpah kepada kita semua.
ABSTRAK
Rancang bangun peralatan ini di buat dalam bentuk diagram blok untuk mempermudah dan analisa peralatan. Diagram blok yang dibuat terdiri dariSensor pemancar, inframerah, sensor penerima, fotodioda, penguat, stabilisator,Schimit trigger, counter, driver, dan display.
Perancangan/Analisa dilakukan berdasarkan diagram blok yang ada yaitu inframerah dipasang berhadapan dengan fotodioda.
Sensor inframerah dipasang dihadapan fotodioda sehingga bila fotodioda menerima sinar inframerah maka akan terjadi konduksi (sinyal listrik). Sinyal listrik ini dikuatkan oleh penguat dan di batasi oleh regulator (Dioda zener). Output dioda zener dihubungkan schimit trigger untuk pembentuk pulsa keluaran schimit trigger dihubungkan ke counter, keluaran counter dihubungkan ke driver dan dari driver hasilnya ditampilkan ke display seven segment. Bila sepeda motor melewati sensor maka fotodioda terhalangi (tidak menerima sinyal inframerah). Konduksi tidak terjadi saat sepeda motor melewati sensor. Karena menerima sinyal inframerah hal ini akan di counter dan di display ditampilkan angka 1 artinya sepeda motor yang masuk ada satu, Demikian seterusnya bila ada sepeda motor yang lewat berikutnya maka pecounteran akan terjadi dan hasilnya akan ditampilkan di display.
DAFTAR ISI
Halaman
Persetujan i
Pernyataan ii
Penghargaan iii
Abstrak iv
Daftar isi v
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah 1
1.2 Tujuan 2
1.3 Batas Masalah 3
1.4 Manfaat Pembuatan Tugas Akhir 3
1.5 Tempat Penelitian 3
1.6 Sistematika Penulisan 4
BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Counter 6
2.2 Schmit Trigger 7
2.3 Op-Amp 10
2.3.1 Pengunaan Umum Dari Op-Amp 15
2.4 Regulator 18
2.5 Decoder TTL BCD ke 7 segment 20
2.6 Fotodioda 24
2.6.1 Karakteristik Dan Aplikasi Fotodioda 28
2.7 Display seven Segment 29
BAB III PERANCANGAN DAN SISTEM KERJA RANGKAIAN 3.1 Diagram Blok 32
3.2. Perancangan sensor pemancar dan sensor penerima 33
3.2.2 Perancangan penguat dan regulator 33
3.3.3 Perancangan counter pada driver seven segment 34
BAB IV PENGUJIAN RANGKAIAN 4.1 Pengujian sensor pemancar,sensor penerima dan penguat 35
4.2 Pengujian counter pada driver seven segment 36
4.3 Pengujian rangkaian dan komponen 38
BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan 39
5.2 Saran 40 DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Bumi dan ekosistemnya yang berkembang begitu pesat menghadirkan inovasi dan pemikiran yang lebih berkembang bagi manusianya. Pengembangan dan penataan bumi sebagai tempat tinggal manusia memberikan kita suatu kesimpulan yakni pengolahan struktur ruang dan bangun. Pengembangan berbagai jenis alat transportasi pada nyatanya mempermudah jangkauan manusia untuk mencapai suatu tempat. Dengan menggunakan kapal laut Colombus membuktikan bahwa bumi bulat, penemuan pesawat mengantarkan Neil Amstrong menuju bulan yang selama ini jauh dari jangkauan manusia.
Pada kehidupan sehari – hari di tengah masyarakat, kita juga tak lepas dari alat transportasi. Berbagai alat transportasi yang paling sering digunakan pada kehidupan sehari- hari yaki sepeda, sepeda motor, mobil, kereta api dan juga pesawat. Penggunaan alat transportasi ini ternyata memunculkan suatu problem baru yakni kebutuhan akan lokasi parkir.
Pada kenyataannya bertambah banyaknya jumlah kendaraan dari tahun ke tahun mengakibatkan kesulitan mencari lokasi parkir bagi pengendara sepeda motor maupun mobil. Namun seiring perkembangan jaman yang juga berkembang pesat kini telah dikembangkan sistem parkir dengan berbagai teknologi.
Menempatkan counter pada gerbang tol adalah salah satu pengembangan pada sistem ini. Dengan adanya counter ini maka penjaga bisa mengetahui dengan pasti jumlah kendaraan yang masuk. Dengan dukungan hardware dan software yang dirakit sedemikian rupa sehingga bisa meningkatkan kualitas kerjanya.
Inframerah adalah radiasi elektromagnetik dari panjang gelombang lebih panjang dari cahaya tampak, tetapi lebih pendek dari radiasi gelombang radio. Namanya berarti "bawah merah" (dari bahasa Latin infra, "bawah"), merah merupakan warna dari cahaya tampak dengan gelombang terpanjang.
Oleh karena itu Atas dasar pemikiran tersebut maka disini penulis mencoba untuk membuat sebuah simulasi penghitung sepeda motor secara otomatis sehingga dengan demikian diharapkan alat yang akan dirancang oleh penulis dapat lebih menyempurnakan sistem yang telah ada selama ini maka dibuatlah tugas akhir dengan judul “SIMULASI RANCANG BANGUN ALAT HITUNG SEPEDA MOTOR MEMANFAATKAN INFRAMERAH SEBAGAI INPUT PADA PINTU GERBANG TOL”.
1.2. Tujuan
Tujuan dilakukan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut:
1. Merancang bangun suatu simulator yang dapat menghitung jumlah kendaraan roda dua dalam suatu sistem parkir apabila kendaraan roda dua tersebut melewati sensor yang di pasang di depan pintu gerbang tol
2. Memanfaatkan sinar infra merah sebagai sensor untuk menghitung jumlah kendaraan yang melewati gerbang tol
1.3. Batasan Masalah
Adapun yang menjadi batasan masalah pada penelitian ini adalah:
1. Sensor yang digunakan untuk menghitung jumlah kendaraan yang masuk adalah infra merah.
2. Display angka yang menampilkan banyaknya tempat yang masih kosong adalah dengan menggunakan tampilang digital.
1.4. Manfaat Pembuatan Tugas akhir
Manfaat yang diharapkan dari pembuatan tugas akhir ini adalah:
1. Memodernisasi system alat hitung sepeda motor yang sudah ada selama ini sehingga menjadi lebih efisien.
2. Mempermudah penjaga gerbang tol untuk mengetahui dengan pasti jumlah kendaraan yang masuk .
1.5. Tempat Penelitian
Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Elektronika Universitas Sumatera Utara Medan.\
1.6. Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis membuat sistematika pembahasan bagaimana sebenarnya prinsip kerja dari “SIMULASI RANCANG BANGUN ALAT HITUNG SEPEDA MOTOR MEMANFAATKAN INFRAMERAH SEBAGAI INPUT PADA PINTU GERBANG TOL” maka penulis menulis laporan ini dengan sistematika penulisan sebagai berikut:
BAB I. PENDAHULUAN
Dalam bab ini berisikan mengenai latar belakang, rumusan masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, serta sistematika penulisan.
BAB II. LANDASAN TEORI
Dalam bab ini dijelaskan tentang teori pendukung yang digunakan untuk pembahasan dan cara kerja dari rangkaian Teori pendukung itu antara lain tentang Op- Amp sebagai serta cara kerja dari photodioda,infrared.
BAB III. PERANCANGAN ALAT DAN SISTEM KERJA RANGKAIAN
Pada bagian ini akan dibahas perancangan dari alat, yaitu diagram blok dari rangkaian, skematik dari masing-masing rangkaian .
BAB IV. PENGUJIAN RANGKAIAN DAN ANALISA RANGKAIAN
Pada bab ini akan dibahas hasil analisa dari rangkaian dan sistem kerja alat, penjelasan dari rangkaian, penjelasan mengenai hubungan fotodioda terhadap display seven segment.
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini merupakan penutup yang meliputi tentang kesimpulan dari pembahasan yang dilakukan dari tugas akhir ini serta saran apakah rangkaian ini dapat dibuat lebih efisien dan dikembangkan perakitannya pada suatu metode lain yang mempunyai sistem kerja yang sama.
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 CounterCounter merupakan rangkaian logika pengurut, karena counter membutuhkan karakteristik memori, dan pewaktu memegang peranan yang penting. Counter digital mempunyai karakteristik penting yaitu sebagai berikut :
1. Jumlah hitungan maksimum (modulus N-counter)
2. Menghitung ke-atas atau ke-bawah (up atau down - counter)
3. Operasi asinkron atau sinkron 4. Bergerak bebas atau berhenti sendiri
Sebuah Counter disebut sebagai Up Counter jika dapat menghitung secara berurutan mulai dari bilangan terkecil sampai bilangan terbesar.Contoh : 0-1-2-3-4-5-6-7-0-1- 2.Sedangkan Down Counter adalah Counter yang dapat menghitung secara berurutan dari bilangan terbesar ke bilangan terkecil. Dapat dilihat bahwa Down Counting merupakan kebalikan dari Up Counting, sehingga rangkaiannya masih tetap menggunakan rangkaian Up Counter, hanya outputnya diambilkan dari Q masing-masing Flip-flop.
Rangkaian Up/Down Counter merupakan gabungan dari Up Counter dan Down Counter. Rangkaian ini dapat menghitung bergantian antara Up dan Down karena adanya input eksternal sebagai control yang menentukan saat menghitung Up atau Down. Jika input CNTRL bernilai ‘1’ maka Counter akan menghitung naik (UP), sedangkan jika input CNTRL bernilai ‘0’, Counter akan menghitung turun (DOWN).Pada Counter Asinkron, sumber clock hanya diletakkan pada input Clock di Flip-flop terdepan (bagian Least Significant Bit / LSB), sedangkan input-input clock Flip-flop yang lain mendapatkan catu dari output Flip-flop
sebelumnya. Dengan konfigurasi ini, masing-masing flip-flop di-trigger tidak dalam waktu yang bersamaan. Model asinkron semacam ini dikenal juga dengan namaRipple Counter.Sebagaimana dengan rangkaian sekuensial yang lain, untuk menyusun counter digunakan flip-flop. Counter dapat digunakan untuk menghitung banyaknya clock-pulsa dalam waktu yang tersedia (pengukuran frekuensi), Counter dapat juga digunakan untuk membagi frekuensi dan menyimpan data.Komponen utama IC 74LS192 adalah sebuah up/down decade counter, yaitu sebuah komponen yang dapat melakukan pencacahan(
penghitung ) sampai 10 (0 sampai 9) naik dan turun. Komponen 16 pin ini cukup banyak dapat dijumpai di toko komponen elektronika. 74LS192 dibangun dengan beberapa flip-flop JK dan gerbang-gerbang logik. Transisi logik dari 0 ke 1 (Low to High) pada pin UP (pin 5), menyebabkan keluaran BCD (binary code decimal) QA,QB,QC dan QD menaik 1 digit.
Demikian juga jika ada transisi logik 0 ke 1 pada pin DN (pin 4), menyebabkan keluaran BCD turun 1 digit.
Berikut ditunjukan bentuk dari IC 74LS192 yang saya gunakan dalam rangkaian ini.
Gambar 2.1 IC 74LS192
Counter merupakan aplikasi dari Flip-flop yang mempunyai fungsi menghitung.
Proses penghitungan yang dilakukan Counter secara sekuensial, baik menghitung naik (Up
Counting) maupun turun (Down Counting). Berdasarkan pemberian trigger di masing-masing flip-flop penyusun rangkaian Counter, dikenal 2 macam Counter : Counter Sinkron (Synchronous Counter) dan Counter Asinkron (Asynchronous Counter). Pada Counter Sinkron, sumber clock diberikan pada masing-masing input Clock dari Flip-flop penyusunnya, sehingga apabila ada perubahan pulsa dari sumber, maka perubahan tersebut akan men-trigger seluruh Flip-flop secara bersama-sama.
2.2 SChmit Trigger
Schmitt trigger merupakan suatu rangkaian yang dapat mendeteksi tegangan input yang melintasi suatu peringkat tertentu. Selain itu schmitt trigger sangat berguna untuk pengkondisi sinyal segitiga ataupun bentuk gelombang lainnya, maka output schmitt trigger akan menghasilkan suatu keluaran gelombang segi empat dengan pinggiran naik dan pinggiran turun yang tajam.
IC74LS14 merupakan salah satu jenis IC yang telah terpaket yang terdiri dari 6 buah inverter dengan schmitt trigger. Fungsi dari IC ini adalah sebagai pembalik dan pemantap atau untuk mendeteksi taraf dan membentuk kembali pulsa-pulsa yang buruk pada bagian tepinya (membentuk sinyal kotak).
Adapun konfigurasi pena IC 74LS14 ditunjukkan pada gambar berikut :
Gambar 2.2 IC 74LS14
Regeneratif yang berfungsi sebagai pembanding dengan umpan balik positif. Untuk mengubah tegangan masuk yang perubahannya sangat lambat kedalam keluaran yang berubah tajam bentuk gelombangnya (hampir tiodak kontinu) dan timbul tepat pada harga tertentu dari tegangan masuk diperlukan rangkaian pemicu schmit dimana sinyal masuk dapat diambil sembarang selama bentuk gelombangnya periodik dengan amplitudo cukup besar untuk melewati titik perpindahan atau batas jangkauan histerissis (VH) sehingga menhasilkan keluaran gelombang persegi.Schimitt triger pada dasarnya adalah komparator dengan 2 nilai pembanding (upper trip point/UTP dan lower trip point/LTP).Bekerjanya sebagai berikut.Misalkan sinyal digital dimasukan ke schmitt triger.
Pada saat sinyal berada di logika 1, maka output schmitt trigger harus 1 juga (tergantung jenis, apabila digital buffer input dan output sama, tapi untuk inverter, outputnya kebalikan input). Apabila sinyal tersebut mendapat gangguan noise sehingga level menjadi turun, maka selama levelnya masih diatas LTP, output akan tetap. Kebalikannya jika sinyal berada di logika rendah, pada saat sinyal mendapat noise dan level jadi naik, maka selama level tidak melebihi UTP, output akan tetap. Jadi schmitt triger akan menghilangkan pengaruh noise tersebut
Pada dasarnya rangkaian pemicu schmit op-amp seperti terlihat pada gambar dibawah, dimana adanya pembagian tegangan seghingga diperoleh umpan balik positif.Bila tegangan keluaran mengalami kejenuhan positif, maka tehamgam positif diumpamakan kembali ke masukan tak membalik, masukan positif ini menjaga keluaran pada keadaan tinggi.Sebaliknya, bila tegangan masuk mengalami kejenuhan negatif diumpamakan kembali kemasukan tak membalik dan keluaran pada keadaan rendah. Dalam hal ini umpan balik positif memperkuat keadaan keluaran yang ada, jadi faktor umpan balik adalah : B=\frac{R_{2}}{R_{1}-R_{2}}.Bila keluaran mengalami kejenuhan positif, tegangan referensi yang diterapkan pada masukan tak membalik adalah : V_{ref}=+B\cdot V_{jen}
Bila keluarannya mengalami kejenuhan negatif, tegangan referensi adalah : V_{ref}=-B\cdot V_{jen} Seperti yang ditunjukkan diatas, tegangan-tegangan referensi ini sama dengan titik perpindahan atas (Uper Trip Point, UTP) atau +B.vjen dan titik perpindahan bawah (Lower Trip Point, LTP) atau +B.vjen. Hal ini dapat dilihat pada gambar berikut sebagai rangkaian dasar pemicu schmit.
Gambar 2.3Rangkaian Dasar Schmit Trigger Dan Kondisi Histerisis
Output akan tetap pada keadaan yang diberikan sampai masuknya melebihi tegangan referensi, misalnya bila keluarannya mengalami kejenuhan positif, maka tegangan referensinya adalah +B.vjen tegangan masukan B.vjen harus dinaikkan lebih sedikit dari +B.vjen dengan demikian tegangan kesalahannya berbalik polaritas dengan tegangan keluarannya beralih kekeadaan rendah pada. B.vjen.
Sebaliknya, bila keluarannya ada pada keadaan negatif, maka akan tetap negatif sampai tegangan masuknya menjadi lebih negatif dari pada B.vjen. Pada saat itu keluarannya beralih dari negatif ke positif. Umpan balik positif mengakibatkan efek yang tidak wajar pada rangkaian, dimana ia menguatkan tegangan referensi. Agar mempunyai polaritas yang sama dengan tegangan keluaran. Tegangan referensi menjadi positif bila keluaran tinggi dan negatif bila keluaran rendah.
2.3Op – Amp(Penguat Operasional)
Pada masa kini OP-AMP dibuat dalan bentuk rangkaian terpadu atau IC (integrated circuit ), dimana dalam satu potong Kristal dengan luasa kurang dari 1 mm2 terkandung rangkaian penguat lengkap terdiri dari banyak transistor, diode, resistor, dan kadang – kadang kapasitor.
Penguat operasional atau OP- AMP dari kata operasional amplifier adalah penguat diferensial dengan dua masukan dan satu keluaran yang mempunyai penguatan tegangan yang amat tinggi, yaitu dalam orde 105.Dengan penguatan yang amat tinggi ini, penguat operasional dengan rangkaian balikan lebih banyak digunakan daripada lingkar terbuka.Kini kita dapat membeli IC yang dalam satu potongan Kristal mengandung empat buah op-amp sekaligus. Pemakaian op-amp amatlah luas melipti bidang elektronika audio, pengatur tegangan dc, tapis aktif, penyearah presisi, pengubaha analog ke digital dan pengubah digital ke analog, pengolah isyarat seperti cuplik tahan, penguat pengunci, pengintegral, kendali otomatik, computer analog, elektronika nuklir. Tampaknya ada dua masukan, yaitu masukan membalik dan masukan tak membalik.Jika isyarat masuk dihubungkan dengan masukan membalik, maka daerah ferkuensi tengah isyarat keluaran berlawanan fasa atau berlawanan tanda dengan isyarat masukan.Pada umunya op-amp menghasilkan tegangan keluaran yang sebanding dengan tegangan isyarat antara kedua masukan. Op – amp semacam ini kta kenal sebagai op-amp biasa.
IC LM324 umumnya dikenal dengan Op Amp (Operational Amplifier). Bentuk fisik dan simbol IC LM324 dapat dilihat pada gambar dibawah ini
Gambar 2.4Bentuk fisik dan simbol IC LM324
Op Amp mempunyai dua kaki input yaitu inverting input (simbol negative) dan non inverting input (simbol positive). Sinyal dari kedua kaki input Op Amp ini bisa diolah menjadi data output yang berbeda-beda sesuai dengan fungsi Op Amp yang dijalankan. Salah satu fungsi Op Amp adalah sebagai komparator. Komparator difungsikan untuk membandingkan tegangan yang masuk pada kedua kaki input Op Amp. Untuk membandingkan kedua kaki input pada Op Amp salah satu kaki input bisa diberi tegangan referensi dan kaki lainnya diberi tegangan pembanding. Jika tegangan pada kaki non inverting input (+) lebih besar atau sama dengan tegangan pada kaki inverting input (-) maka output akan berharga high (1). Jika tegangan pada kaki non inverting input (+) lebih kecil daripada tegangan pada kaki inverting input (-) maka kaki output akan berharga low (0).
Salah satu keunggulan LM324 adalah dapat beroperasi pada voltase 3.0 V sampai 32.0 V.
Disamping op-amp biasa ada pula op-amp yang menghasilkan tegangan isyarat keluaran sebanding dengan beda arus masukan. Jika isyarat masuk dihubungkan dengan masukan membalik, maka daerah ferkuensi tengah isyarat keluaran berlawanan fasa atau berlawanan tanda dengan isyarat masukan.Pada umunya op-amp menghasilkan tegangan keluaran yang sebanding dengan tegangan isyarat antara kedua masukan. Op – amp semacam ini kita kenal sebagai op-amp biasa. Disamping op-amp biasa ada pula op-amp yang menghasilkan tegangan isyarat keluaran sebanding dengan beda arus masukan. Op-amp semacam ni dikenal sebagai op – amp Norton.Satu macam lagi adalah op-amp yang menghasilkan keluaran yang sebanding dengan beda tegangan isyarat antara kedua masukan.
Pada mulanya IC 741 dibuat oleh Fairchild semiconductor dan bernama µA 741.Akan tetapi karena amat popular, hampir semua perusahaan membatnya. Lebar pita untuk penguatan = 1 adalah 1 M Hz, pada pembahsan kemudian kita akan melihat rangkaian yang ada dalam IC 741. Jika kita ngin menggunakan op-amp untuk penguat dengan penguatan tegangan yang
tidak terlal besar, kita harus memasang balikan negative.Ini dilakukan dengan memasang resistor antara keluaran dengan masukan membalik.
Oleh karena penguatan tanpa balikan lingkar terbuka amat besar, maka lingkar penguatan lingkar tertutp dengan balikan boleh dikatakan hanya bergantung pada rangkaian balikan saja, dan tak bergantung pada nilai komponen yang digunakan dalam op-amp IC itu sendiri. Anggapan ini mungkin akan berlaku untuk daerah frekuensi tinggi. Adanya hambatan masukan yang amat besar antara masukan membalik dan tak membalik mengakibatkan arus mengalir ke dalam masukan membalik dan masukan tak membalik amatlah kecil.Hambatan masukan penguat pembalik dapat ditemtukan, untk menentukan masukan penguat kita hubungkan dengan suatu tegangan isyarat.Oleh karena titik a dan b ada dalam keadaan hubung singkat maya dan b pada tanah, maka titik a pada tanah maya. Tegangan isyarat pada titik a mendekati nol, akan tetapi titik a akan terpisah dari tanah oleh hambatan masukan yang amat besar. Oleh adanya hambatan dalam antara masukan dan membalik amat besar kedua hal ini yaitu, bahawa kedua masukan op-amp ada dalam keadaan hubung singkat maya dan bahwa arus isyarat yang masuk ke dalam op-amp amat kecil sehingga dapat diabaikan, merupakan dasar berfikir terhadap cara kerja ragkaian mengandung op – amp.Kita sudah mengenal beberapa sifat ideal op-amp, seperti penguatan tak hingga, lebar pita tak hingga.
Offset pada tegangan keluaran atau disingkat offset keluaran, menyatakan tetgangan dc pada keluaran op-amp jika op-amp dalam keadaan lingkar tertutup tidak diberi isyarat. Suatu op- amp yang ideal ialah apabila tak ada isyaat masukan maka tegangan dc pada keluaran sama dengan nol, jika op-amp bekerja dengan catu daya dwkutub, jika tanpa isyarat masukan tegangan dc pada keluaran tak sama dngan nol dikatakan op-amp mempunyai offset pada tegangan keluaran. Adanya offset membatasi kemampuan penguat untuk menghasilkan isyarat keluaran yang besar tanpa cacat. Penyebab terjadinya offset pada tegangan ada bermacam-macam. Diantaranya ialah karena kedua bagian penguat diferensial masukan tidak
tetpat sama. Sehubungan in orang mendefenisikan offset tegangan masukan sebagai tegangan maksimum yang diperlukan pada op-amp dengan rangkaian terbuka agar tak ada offset pada tegangan keluaran.
Sebab lain adalah arus panjar masukan pada basis keda transistor penguat di deferensial dalam melihat hambatan yang berbeda pada masukan membalik dan tak membalik. Besar arus panjar masukan dan offset pada masukan arus sangat penting pada penguat instrument, pada pengintegral dan penguat cuplik tanah. Adanya offset pada keluaran dapat diatasi dengan berbagai cara. Bebrapa jenis op amp mempunyai kaki-kaki untk membuat agar offset keluaran menjadi nol. Kdua kaki untuk maksud ini disebut kaki pelenyap offset. Tegangan ampiltudo umumnya op-amp mempunyai beberapa tahap pengaturan di dalamnya dengan menggunakan gandengan dc.Akibatnya op – amp tak punya kutub di daerah frekuensi rendah, dan mempunyai lebih dari dua kutub pada daerah frekuensi tinggi.Agar op –amp dapat diberi dengan bebagai nilai factor balikan tanpa mengakibatkan ketidak mantapan, maka op –amp harus menggunakan kompensasi frekuensi. Pada bebrapa macam op – amp seperti misalnya 741, LM 324, RC 4739, XR 4196 kompensasi ferkuensi sudah dipasang dalam IC op –amp tersebut dikatakan mempunyai kompensasi dalam IC.
Pada beberapa macam IC yang lain kita harus menambahkan kapasitor dan resistor pada kaki – kaki tertentu untuk kompensasi frekuensi.
Op –amp macam ini dikatakan mempunyai kompensasi luar. Bebrapa contoh op –amp IC dengan kompensasi luar adalah 748, 769, LM 301, LM 308, dan LF 357. Jika kita lihat rangkaian 741 di dalam IC, akan nyata bahwa ini dicapai dengan kompensasi kutub dominan yang menyebabkan terjadinya kutub pada frekuensi 10 Hz. Op –amp 748 mempunyai rangkain di dalam IC tetapn sama seperti 741, hanya kompensasi kutub dominan harus kita tambahkan sendiri diluar. Untuk op – amp dengan kompensasi luar tanggapan amplitude lingkar terbuka bergantung pada rangkaian kompensasi yang dipasang. Op –amp
748 mempunyai rangkaian di dalam IC yang tepat sama dengan 741, tetpai tanpa kompensasi kutub dominana pada transistor keluarannya. Pada 748 kapasitor untuk kompensasi harus dipasang diluar IC. Op –amp 709 menggunakan dua rangkain kompensasi frekuensi yaitu kompensasi masukan dan kompensasi ke;uaran. Keuntungsn op –amp dengan kompensasi luar ialah pada nilai penguatan.Arus – arus dan tegangan yang ada dalam Op – Amp, yang sering digunakan dalam perencanaan dan rancangan rangkaian – rangkaian dengan Op – Amp. Adanya kenyataan bahwa dalam keadaan ideala kalau dalam keadaan seimbang ( balance ) sempurna, dimana V0 = 0, kalau V1 = V2 = 0. Dalam kenyataan, keseimbangan dapat terganggu yang disebabkan tidak sesuainya arus – arus masuk ke transistor.
Karena itu sering digunakan arus dan tegangan penggati masuk agar menyeimbangkan penguat.Penguat operasional merupakan penguat perolehan tinggi yang sering disebut sebagai rangkaian terpadu linear dasar atau lebih tepat analog, yang sering difabrikasikan dalam satu atau empat unit serupa dalam satu kemasan. Penguat Op – Amp mempunyai karakteristik yaitu, resistansi masuk tak terhingga besarnya, rangkaian terbuka akibatnya tidak ada arus masuk ke dua terminal masuk.Terdapat banyak sekali penggunaan dari penguat operasional dalam berbagai jenis sirkuit listrik.
2.3.1 Penggunan umum dari Op amp seperti : Penguat pembalik
Gambar 2.5 Penguat pembalik
Penguat pembalik.Sebuah penguat pembalik menggunakan umpan balik negatif untuk membalik dan menguatkan sebuah tegangan. Resistor Rf melewatkan sebagian sinyal keluaran kembali ke masukan. Karena keluaran taksefase sebesar 180°, maka nilai keluaran tersebut secara efektif mengurangi besar masukan. Ini mengurangi bati keseluruhan dari
penguat dan disebut dengan umpan balik negatif.
Di mana,
• (karena adalah bumi maya (bahasa Inggris: virtual ground)
• Sebuah resistor dengan nilai , ditempatkan di
antara masukan non-pembalik dan bumi. Walaupun tidak dibutuhkan, hal ini mengurangi galat karena arus bias masukan.
Dari penguat ditentukan dari rasio antara Rf dan Rin, yaitu: Tanda negatif menunjukkan bahwa keluaran adalah pembalikan dari masukan.Contohnya jika Rf adalah 10.000 Ω dan Radalah 1.000 Ω, maka nilai bati adalah -10.000Ω / 1.000Ω, yaitu -10.
Penguat diferensial
Gambar 2.6Penguat diferensial.
Penguat diferensial digunakan untuk mencari selisih dari dua tegangan yang telah
dikalikan dengan konstanta tertentu yang ditentukan oleh nilai resistansi yaitu sebesar
untuk dan . Penguat jenis ini berbeda dengan diferensiator. Rumus yang digunakan adalah sebagai berikut:
Resistansi keluaran R0 = 0, penguat Op – Amp menanggapi semua frekuensi sama.
Dibawah ini akan ditunjukkan beberapa rangkaian pengiat dasar dengan menggunakn penguat operasional, yaitu rangkaian penguat ( inverting ) dan bukan pembalik ( non inverting ). Salah satu penguat Op – Amp adalah sebagai penguat pembalik ( inverting ), yaitu penguat ang pengeluarannya mempunyai tanda tegangan yang terbalik yang dibandingkan dengan tanda tegangan masukan. Hal ini disebabkan oleh apa yang akan diuraikan Op – Amp adalah bahwa resistensi masuk tak terhingga besar. Akibatnya tidak ada arus kedua terminal masuk dan arus semau akan melewati .Disamping itu juga dikatakan bahwa perolehan tegangan tak terhingga. Kalau tegangan masukan tidak dimasukkan lewat terminal pertama tetapi langsung ke terminal kedua, yaitu sebesar V2, maka tegangan hasil penguatannya akan lain, tidak lagi terbalik tandanya.
Perolehan dari penguatan itu sealu satu lebih besar dari pada penguat pembalik ( inverting ) dan tanda tegangan hasil penguatan tidak terbalik.Karena itu penguat ini dinamkan bukan penguat pembalik ( non inverting ). Seperti halnya pada penguat pembalik diatas menunjukkan bahwa perolehan penguat bukan pembalik juga hanya tergantung pada perbandingan pertahanan parallel dan tahanan seri penguat tersebut. Diode rangkain terpadu difabrikasikan dengan teknik difusi sama dengan yang digunakn untuk fabrikasi transistor.
Disinii hanya dua dari tiga daerah yang digunakan untuk membentuk diode hubungan p – n.
difusi emitter basis sangat umum digunakan untuk fabrikasi diode. Dalam hal ini, kolektor dapt dihubungkan singkat secar listrik ke basis atau dibuka saja.Suatu tahanan IC umunya dibuat dengan menggunak tahanan jenis dan ukuran daerah terdifusi.Difusi basis jenis p sering digunakan.Op – Amp IC linier yang tidak mahal membentuk semua fungsi penguat operasional. Secara semu ( virtual ) berada pada potensial bumi tidak tergantungpada
besarnya potensal. Dengan mengumpamakan bahwa operasi ideal yang mempunyai impedansi masuk tidak terhingga, arus akan melewati dan tidak dalam keadaan Op – Amp.
Suatu penguat penambah atau penguat penjumlah yang menggunakan Op –Amp dibunikan semu.Komponen – komponen itu dapat berupa resistor, kapasitor, diode dan lainnya yang disertakan sebagai komponen umpan balik.
2.4 Regulator
Regulator tegangan adalah bagian power supply yang berfungsi untuk memberikan stabilitas output pada suatu power supply. Output tegangan DC dari penyearah tanpa regulator mempunyai kecenderungan berubah harganya saat dioperasikan. Adanya perubahan pada masukan AC dan variasi beban merupakan penyebab utama terjadinya ketidakstabilan pada power supply. Pada sebagian peralatan elektronika, terjadinya perubahan catu daya akan berakibat cukup serius. Untuk mendapatkan pencatu daya yang stabil diperlukan regulator tegangan. Regulator tegangan untuk suatu power supply paling sederhana adalah menggunakan dioda zener.
Regulator Tegangan Pada Power Supply regulator tegangan,regulator tegangan zener,regulator zener,teori regulator,fungsi regulator,rangkaian regulator,skema regulator,regulator power supply,membuat regulator,dasar regulator,rangkaian regulator zener,teori regulator tegangan,contoh regulator tegangan Rangkaian pencatu daya (power supply) dengan regulator diode zener pada gambar rangkaian diatas, merupakan contoh sederhana cara pemasangan regulator tegangan dengan dioda zener. Diode zener dipasang paralel atau shunt dengan L dan R .Regulator ini hanya memerlukan sebuah diode zener terhubung seri dengan resistor RS . Perhatikan bahwa diode zener dipasang dalam posisi reverse bias. Dengan cara pemasangan ini, diode zener hanya akan berkonduksi saat tegangan reverse bias mencapai tegangan breakdown dioda zener.
Penyearah berupa rangkaian diode tipe jembatan (bridge) dengan proses penyaringan atau filter berupa filter-RC. Resistor seri pada rangkaian ini berfungsi ganda. Pertama, resistor ini menghubungkan C1 dan C2 sebagai rangkaian filter. Kedua, resistor ini berfungsi sebagai resistor seri untuk regulator tegangan (dioda zener). Diode zener yang dipasang dapat dengan sembarang dioda zener dengan tegangan breakdown misal dioda zener 9 volt.
Tegangan output transformer harus lebih tinggi dari tegangan breakdown dioda zener, misalnya untuk penggunaan dioda zener 9 volt maka .
2.5Decoder TTL BCD Ke 7 Segment
Decoder BCD ke 7 segment jenis TTL adalah rangkaian yang 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). Dalam artikel ini dekoder BCD ke 7 segmen yang digunakan adalah jenis TTL. Decoder BCD ke 7 segmen jenis TTL ada beberapa macam diantaranya keluarga IC TTL 7414 dan keluarga IC TTL 7414. Kedua IC TTL: tersebut memiliki fungsi yang sama namun peruntukannya berbeda IC 7447 digunakan untuk driver 7 segment common anoda sedangkan IC 7448 digunakan untuk driver dispaly 7 segment common cathode. IC dekoder BCD ke 7 segment sering juga dikenal sebagai driver display 7 segment karena selalu digunakan untuk memberikan driver sumber tegangan ke penampil 7 segment. Konfigurasi Pin IC Dekoder BCD Ke 7 Segmen 7414 Dan 7448 Jalur input data BCD, pin input ini terdiri dari 4 line input yang mewakili 4 bit data BCD dengan sebutan jalur input A, B, C dan D. Jalur ouput 7 segmen, pin output ini berfungsi untuk mendistribusikan data pengkodean ke penampil 7 segmen. Pin output dekoder BCD ke 7 segmen ini ada 7 pin yang masing-masing diberi nama a, b, c, d, e, f dan g. Jalur LT (Lamp Test) yang berfunsi untuk menyalakan semua led pada penampil 7 segmen, jalur LT akan aktif pad saat diberikan logika LOW pad jalut LT tersebut. IC 74LS47 merupakan dekoder BCD ke seven segment yang berfungsi untuk menyalakan sevent
segment mode common anode. Gambar dan konfigurasi kaki-kaki IC 74LS47 ditunjukkan pada gambar berikut :
Gambar 2.7 IC 74LS47
Dekoder BCD ke seven segment mempunyai masukan berupa bilangan BCD 4-bit (masukan A, B, C dan D). Bilangan BCD ini dikodekan sehingga membentuk kode tujuh segmen yang akan menyalakan ruas-ruas yang sesuai pada seven segment. Masukan BCD diaktifkan oleh logika ‘1’, dan keluaran dari dekoder 7447 adalah aktif low. Tiga masukan ekstra juga ditunjukkan pada konfigurasi pin IC 7447 yaitu masukan (lamp test), masukan (blanking input/ripple blanking output), dan (ripple blanking input).
Jalur RBI (Riple Blanking Input) yang berfungsi untuk menahan sinyal input (disable input), jalur RBI akan aktif bila diberikan logika LOW. Jalur RBO (Riple blanking Output) yang berfungsi untuk menahan data output ke penampil 7 segmen (disable output), jalur RBO ini akan aktif pada sat diberikan logika LOW. Dalam aplikasi decoder, ketiga jalur kontorl (LT, RBI dan RBO) harus diberikan logika HIGH dengan tujuan data input BCD dapat
masuk dan penampil 7 segmen dapat menerima data tampilan sesuai data BCD yang diberikan pada jalur input. Rangkaian Aplikasi Dekoder BCD Ke 7 Segmen Common Anoda (IC 7414) TTL BCD to 7 Segment Decoder CA,decoder BCD ke 7 segmen,aplikasi dekoder bcd ke 7 segmen,driver penampil 7 segmen,konfigurasi penampil 7 segmen,IC 7447,rangkaian IC7447,konfigurasi IC 7414,fungsi dekoder BCD ke 7 segment,skema IC7447,skema driver 7 segmen comon anoda,rangkaian driver 7 segmen common anoda,driver display common anoda,fungsi pin 7414,fungsi kaki ic 7414
Gambar 2.8Rangkaian Aplikasi Dekoder BCD Ke 7 Segmen Common Anoda (IC 7414).
Decorder jenis ini seringkali didesain sedemikian rupa sehingga jika ada kode kode yang tidak di aplikasikan ke masukkan maka tidak satupun saluran keluaran akan diaktifkan .Decorder ini dapat disebut dengan juga decorder 3 ke 8 saluran , karena decorder ini memiliki 3 saluran masukkan dan 8 saluraan keluran .Decorder ini dapat disebut juga decorder biner ke oktal , atau konverter , karena decorder ini mengabil 3-bit biner dari kode masukkan dan mengaktivkan 1 dan 8(oktal) keluaran bersesuaian kepada kode tersebut.Decorder ini juga menunjukkan sebuah decorder 1 ke 8 , karena hanya 1 dan 8 keluaran yang aktif pada sutu saat.
Demultipelixer dapat digunakkan sebagai digital decorder . Suatu digital decorder mempunyai keluaran 2𝑛𝑛 dan masukkan n . hanya keluaran yang mempunyai hubungan
dengan bilangan biner pada bagian masukkan yang akan diaktifkan demultipixer digunakan sebagai 4 line to 16 line decorder dengan cara menghubungkan kedua masukkan G menjadi LOW .Kemudian keluaran yang berhubungan dengan masukkan SELECT adalah LOW , Dan semua keluaran Suatu decorder 3 line to 8 line dapat dibuat dari 74155. prosessor mengirim sinyal pengendali yang menunjukkan bahwa siklus sekarang ini hanya untuk mengakses alat- alat I/O. masukan keluaran yang dipetakan dalam memori memungkinkan prosessor menggunakan intruksi yang sama untuk alih memori seperti yang digunakan untuk alih masukan keluaran.Ada tiga metode pengendalian masukan keluaran yang akan dibahas dalam bagian
Teknik pemilihan saluran memiliki dua keterbatasan yaitu pemborosan waktu prosessor waktu dan lambat. Diperlukan suatu cara agar alat yang membutuhkan pelayanan dapat segera dilayani tanpa menunggu gilirannya tiba. Prosedur ini dinamakan interrupt Teknik interupsi menjamin tanggapan paling cepat yang mungkin terhadap alat masukan – keluaran.
Akan tetapi pelayanan ini masih melibatkan perangkat lunak. Hal inidirasa masih kurang cepat bagi pengolahan yang membutuhkan transfer data langsung dari memori seperti Disk drive dan CRT.Biner adalah sistem nomor yang digunakkan oleh perangkat digital seprti komputer , pemutar cd ,dll biner berbasis 2 , tidak seperti menhitung sistem desimal yang basiBinary Digit, dan 10 (desimal) Dengan kata lain hanya memiliki 2 angka yang berbeda (0 dan 1) untuk menunjukkan nilai, tidak seperti Desimal yang memiliki 10 angka(o,1,2,3,4,5,6,7,8 dan 9).contoh dari bilangan biner:10011100 seperti yang dilihat hanya Dengan kata lain jika tegangan rendah maka akan mewakili 0 (off), dan jika tegangan yang tinggi akan mewakili 1 (On).Konversi biner ke desimal Untuk mengkonversi biner ke desimal adalah sangat sederhana dan dapat dilakukan seperti yang ditunjukkan di bawah ini:Misalkan kita ingin mengkonversi nilai 8 bit 10011101 menjadi nilai desimal, kita dapat menggunakan rumus seperti di bawah ini bahwa:
128 64 32 16 8 4 2 1 1 0 0 1 1 1 0 1
Dengan numeri terbalik. Untuk mengkonversi, Anda hanya mengambil nilai dari baris atas di mana ada angka 1 di bawah, dan kemudian menambahkan nilai-nilai .IC LM324 merupakan komponen elektronik yang berfungsi sebagai penguat tegangan atau penguat signal atau sebagai amplifier.
2.6 FOTODIODA
Fotodioda adalah suatu jenis dioda yang resistansinya berubah-ubah kalau cahaya yang jatuh pada dioda berubahubah intensitasnya. Dalam gelap nilai tahanannya sangat besar hingga praktis tidak ada arus yang mengalir.Semakin kuat cahaya yang jatuh pada dioda maka makin kecil nilai tahanannya, sehingga arus yang mengalir semakin besar. Jika Fotodioda persambungan p-n bertegangan balik disinari, maka arus akan berubah secara linier dengan kenaikan fluks cahaya yang dikenakan pada persambungan tersebut.
Fotodioda terbuat dari bahan semikonduktor. Biasanya yang dipakai adalah silicon (Si) atau gallium arsenide (GaAs), dan lain-lain termasuk indium antimonide (InSb), indium arsenide (InAs), lead selenide (PbSe), dan timah sulfide (PBS). Bahan-bahan ini menyerap cahaya melalui karakteristik jangkauan panjang gelombang, misalnya: 250 nm ke 1100 untuk nm silicon, dan 800 nm ke 2,0 μm untuk GaAs.
Dioda foto adalah jenis dioda yang berfungsi mendeteksi cahaya. Berbeda dengan diode biasa, komponen elektronika ini akan mengubah cahaya menjadi arus listrik. Cahaya yang dapat dideteksi oleh diode foto ini mulai dari cahaya infra merah, cahaya tampak, ultra ungu sampai dengan sinar-X. Aplikasi diode foto mulai dari penghitung kendaraan di jalan umum secara otomatis, pengukur cahaya pada kamera serta beberapa peralatan di bidang medis.
Alat yang mirip dengan Dioda foto adalah Transistor foto (Phototransistor). Transistor foto ini pada dasarnya adalah jenis transistor bipolar yang menggunakan kontak (junction) base-collector untuk menerima cahaya.
Komponen ini mempunyai sensitivitas yang lebih baik jika dibandingkan dengan Dioda Foto.
Hal ini disebabkan karena elektron yang ditimbulkan oleh foton cahaya pada junction ini di- injeksikan di bagian Base dan diperkuat di bagian Kolektornya. Namun demikian, waktu respons dari Transistor-foto secara umum akan lebih lambat dari pada Dioda-Foto.
Photo dioda digunakan sebagai komponen pendeteksi ada tidaknya cahaya maupun dapat digunakan untuk membentuk sebuah alat ukur akurat yang dapat mendeteksi intensitas cahaya dibawah 1pW/cm2 sampai intensitas diatas 10mW/cm2. Photo dioda mempunyai resistansi yang rendah pada kondisi forward bias, kita dapat memanfaatkan photo dioda ini pada kondisi reverse bias dimana resistansi dari photo dioda akan turun seiring dengan intensitas cahaya yang masuk.
Komponen ini mempunyai sensitivitas yang lebih baik jika dibandingkan dengan diodapeka cahaya. Hal ini disebabkan karena electron yang ditimbulkan oleh foton cahaya pada junction ini diinjeksikan di bagian Base dan diperkuat di bagian kolektornya. Namun demikian,waktu respons dari transistor foto secara umum akan lebih lambat dari pada dioda peka cahaya.
Jika photo dioda tidak terkena cahaya, maka tidak ada arus yang mengalir ke rangkaian pembanding, jika photo dioda terkena cahaya maka photodiode akan bersifat sebagai tegangan, sehingga Vcc dan photo dioda tersusun seri, akibatnya terdapat arus yang mengalir ke rangkaian pembanding.Fotodioda terbuat dari bahan semikonduktor yaitu silicon (Si), atau Galium Arsenida, dan yang lain adalah Insb, InAs, PbSe. Material-material ini meyerap cahaya dengan karakteristik panjang gelombang mencangkup: 2500 Å – 11000 Å untuk silicon, 8000 Å – 20,000 Å untuk GaAs.
Ketika sebuah photon (satu satuan energi dalam cahaya) dari sumber cahaya diserap, hal tersebut membangkitkan suatu elektron dan menghasilkan sepasang pembawa muatan tunggal, sebuah elektron dan sebuah hole, di mana suatu hole adalah bagian dari kisi-kisi semikonduktor yang kehilangan elektron. Arah Arus yang melalui sebuah semikonduktor adalah kebalikan dengan gerak muatan pembawa.cara tersebut didalam sebuah photodiode digunakan untuk mengumpulkan photon – menyebabkan pembawa muatan (seperti arus atau tegangan) mengalir/terbentuk di bagian-bagian elektroda.
Prinsip kerja photodioda :
1. Cahaya yang diserap oleh photodiode 2. Terjadinya pergeseran foton
3. Menghasilkan pasangan electron-hole dikedua sisi 4. Electron menuju [+] sumber & hole menuju [-] sumber 5. Sehingga arus akan mengalir di dalam rangkaian
Saat photodiode terkena cahaya, maka akan bersifat sebagai sumber tegangan dan nilai resistansinya akan menjadi kecil. Saat fotodiode tidak terkena cahaya, maka nilai resistansinya akan besar atau dapat diasumsikan tak hingga.
Setiap warna bisa disusun dari warna dasar.Untuk cahaya, warna dasar penyusunnya adalah warna Merah, Hijau dan Biru, atau lebih dikenal dengan istilah RGB (Red-Green- Blue). Perancangan dan Pembuatan Sensor Sistim sensor yang digunakan adalah sensor warna. Rangkaian sensor terdiri dari 2 bagian, yaitu bagian pemancar cahaya dan penerima cahaya.
Rangkaian pemancar terdiri dari resistor sebagai pembatas arus serta LED sebagai piranti yang memancarkan cahaya. Sedangkan rangkaian penerima terdiri dari resistor sebagai pull-up tegangan dan photodioda sebagai piranti yang akan menerima pantulan cahaya LED obyek. Rangkaian komparator akan membandingkan tegangan input dari sensor
dengan tegangan referensi untuk menghasilkan logika ’0′ dan ’1′ untuk membedakan warna merah dan warna hijau.
LED akan memancarkan cahaya ke obyek dan photodioda akan menerima cahaya yang dipantulkan oleh obyek tersebut. Intensitas cahaya yang diterima oleh photodioda akan mempengaruhi nilai reistasinya. Obyek berupa Warna merah dan Warna biru akan memantulkan cahaya dengan intensitas yang berbeda. Warna merah akan memantulkan cahaya dengan intensitas yang lebih tinggi daripada Warna hijau, sehingga nilai resistansinya akan berbeda. Semakin besar intensitas cahaya yang diterima oleh photodioda, maka nilai 15 resistansinya akan semakin kecil dan nilai tegangan outputnya akan Semakin kecil pula.
Perbedaan nilai tegangan output dari photodioda saat menerima cahaya pantulan dari Warna merah atau Warna hijau akan dideteksi oleh rangkaian komparator. Tegangan referensi dapat diatur dengan memutar variabel resistor.untuk dapat membedakan Warna merah atau Warna hijau, nilai tegangan referensi diatur sehingga memiliki nilai diantara nilai tegangan output dari photodioda saat menerima pantulan cahaya dari obyek.
Untuk mendeteksi warna merah maka digunakan sensor photodioda yang disinari dengan LED superbright warna merah. Pada saat photodioda menerima pantulan cahaya dari Warna merah, nilai tegangan output pada photodioda akan lebih kecil dari tegangan referensi, sehingga output dari komparator akan bernilai “0”. Sedangkan saat photodioda menerima pantulan cahaya dari Warna hijau, nilai tegangan outputnya akan lebih besar dari tegangan referensi, sehingga output dari komparator bernilai “1”. Sebaliknya, Untuk mendeteksi warna hijau maka digunakan sensor photodioda yang disinari dengan LED superbright warna hijau.
Pada saat photodioda menerima pantulan cahaya dari Warna hijau, nilai tegangan output pada photodioda akan lebih kecil dari tegangan referensi, sehingga output dari komparator akan bernilai “0”. Sedangkan saat photodioda menerima pantulan cahaya dari
Warna merah, nilai tegangan outputnya akan lebih besar dari tegangan referensi, sehingga output dari komparator bernilai “1”.
2.6.1 Karakteristik Fotodioda Dan Aplikasinya Untuk Mengukur Intensitas Cahaya Fotodioda berbeda dengan dioda biasa. Jika fotodioda persambungan p-n bertegangan balik disinari, maka arus akan berubah secara linier dengan kenaikan fluks cahaya yang dikenakan pada persambungan tersebut. Berdasarkan hal tersebut dapat dibuat alat untuk mendeteksi intensitas cahaya dengan memanfaatkan karakteristik fotodioda sebagai salah satu alternatif pendeteksi intensitas cahaya.
Dalam penelitian ini diperoleh hasil bahwa fotodioda dapat berfungsi sebagai sensor untuk mengukur intensitas cahaya, dimana semakin besar intensitas cahaya (ditunjukka n kenaikan daya lampu) yang mengenainya maka arus yang dihasilkan fotodioda juga akan semakin besar. Disamping itu hasil penelitian ini menunjukkan bahwa hubungan antara arus yang dihasilkan fotodioda berubah berbanding terbalik dengan kuadrat jarak dari sumber cahaya dengan arus lampu tetap.
Karakteristik photo dioda
1. Photodioda mempunyai respon 100 kali lebih cepat daripada phototransistor
2. Dikemas dengan plastik transparan yang juga berfungsi sebagai lensa. Lensa tsb lebih dikenal sebagai ‘lensa fresnel’ dan ‘optical filter’
3. Penerima infra merah juga dipengaruhi oleh ‘active area’ dan ‘respond time’.
2.7Display 7 Segmen
Penampil 7 segmen adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk memdekodekan data dari bahasa mesin ke dalam bentuk tampilan data desimal. Penampil 7 segmen pada dasarnya adalah konfigarasi LED yang disusun sedemikian rupa sehingga nyala dari LED tersebut dapat membentuk karakter angka desimal. Struktur tampilan dari
peraga/penampil tujuh segmen tersebut dilabelkan dari a sampai g yang dapat menampilkan 10 karakter bilangan desimal pertama dari 0 sampai 9.
Gambar 2.10 Karakter Angka Pada Display 7 Segment
Penampil tujuh segmen merupakan susunan dari beberapa LED yang disusun sedemikian rupa sehingga menghasilkan konstruksi seperti diatas. LED-LED penyusun penampil tujuh segmen memiliki batas maksimal mengalirkan arus dari katoda ke anoda pada umumnya, sehingga pada penerapannya penempil tujuh segmen diberi pembatas arus berupa resistor yang dipasang seri padanya.
Display 7 segment merupakan komponen yang berfungsi sebagai penampil karakter angka dan karakter huruf. Display 7 segment sering juga disebut sebgai penampil 7 ruas.
Pada display 7 segment juga dilengkapi karakter titik (dot) yang sering dibutuhkan untuk karakter koma atau titik pada saat menampilkan suatu bilangan. Display 7 segment terdiri dari 7 penampil karakter yang disusun dalam sebuah kemasan sehingga dapat menampilkan karakter angka dan karakter huruf.
Terdapat 7 buah penampil dasar dari LED (Light Emiting Diode) yang dinamakan karakter A-F dan karakter dot. Bentuk susunan karakter penampil karakter A-F pada display 7 segmen dapat dilihat pada gambar berikut.
a b f
e d
c g
Gambar 2.11Bentuk Susunan Karakter Display 7 Segment
Terdapat 2 (dua) jenis rangkaian dasar dari display 7 segment yang dikenal sebagai display 7 segment common anoda (CA) dan common cathoda (CC). Pada display common anoda untuk mengaktifkan karakter display 7 segment diperlukan logika low (0) pada jalur A-F dan DP dan sebaliknya untuk display 7 segment common cathoda (CA). Penampil tujuh segmen jenis anoda bersama dan jenis katoda bersama yang konstruksi internalnya ditunjukan dalam gambar berikut.
Gambar 2.12 Rangkaian Internal Display 7 Segment Common Cathoda
Untuk menggunakan peraga/penampil 7 segmen katoda bersama (common cathoda) maka pin A – G penampil 7 segment harus diberikan input berupa tegangan DC positif kemudian terminal common pada penampil 7 segmen dihubungkan ke ground. Kemudian untuk mengoperasikan penampil 7 segmen anoda bersama (common anoda) maka terminal input A – G pada penampil 7 segmen harus dihubungkan ke ground kemudian terminal common dihubungkan ke sumber tegangan DC positif.
Gambar 2.13 Rangkaian Internal Display 7 Segment Common Anoda
BAB III
PERANCANGAN ALAT DAN SISTEM KERJA RANGKAIAN
2.1 Diagram Blok
Secara garis besar, blok rangkaian dari alat hitung sepeda motor otomtis ditunjukkan pada gambar dibawah ini:
Sensor pemancar
Sensor penerima
Penguat Regulator Pembentuk
Sinyal
Counter Driver
Display
Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian
Pada rangkaian ini Cahaya dari fotodioda akan di terima oleh infrared dan di teruskan ke penguat.Cahaya yang sudah diterima oleh penguat akan dikuatkan daya sinyalnya, seterusnya besaran akan di teruskan ke regulator, Regulator akan mengubah besaran yang di alir kan oleh penguat. Dari besaran elektris menjadi besaran digital.setelah besaran di ubah oleh regulator kemudian akan di teruskan ke pembentuk sinyal. Pembentuk sinyal akan berfungsi sebagai membentuk sinyal-sinyal digital, yang akan dihitung oleh counter, counter akan berfungsi untuk menghitung besaran yang di terima oleh sensor penerima. Dan Hasil yang diterima di tampilkan oleh display Seven segment, Untuk mengatur display sevent segment menjadi angka nol dibutuhkan rangakain driver sevent segment.
3.2. Perancangansensor pemancar dan sensor penerima
vcc
- +
11 1K
1K 1K
1K 1OK
5V
LM324 2
3 1
4
4148 0,1nf
vcc
10u
Gambar 3.2. Rangkaiansensor inframerah dan fotodioda
Sensor inframerahberfungsi sebagai pemancar cahaya dan fotodioda sebagai sensor cahaya yang dapat mengubah besaran cahaya menjadi besaran listrik.Cahaya yang dapat dideteksi oleh fotodioda ini mulai dari cahaya infra merah, cahaya tampak, ultra ungu sampai dengan sinar-X .
Apabila dipasang dihadapan fotodioda, sehingga bila fotodioda menerima sinar yang di pancarkan inframerah maka akan terjadi konduksi( sinyal listrik).Dan jika cahaya inframerah terhalang dihadapan fotodioda maka akan tidak terjadi konduksi (sinyal listrik).
3.2.1 Perancanganpenguat dan regulator
- +
11 1K
1K 1K
1K 1OK
5V
LM324 2
3 1
4
11
10u 7414
4148 0,1nf
vcc
10u
Gambar3.2.1 Rangkaian penguat dan regulator
Regulator merupakan memberikan stabilitas output pada tegangan untuk mendapatkan pencatu daya yang stabil diperlukan regulator tegangan. Regulator tegangan untuk suatu power supply paling sederhana adalah menggunakan dioda zener.Schmitt trigger merupakan
suatu rangkaian yang dapat mendeteksi tegangan input yang melintasi suatu peringkat tertentu. Selain itu schmitt trigger sangat berguna untuk pengkondisi sinyal maka output schmitt trigger akan menghasilkan suatu keluarandan Jika konduksi (sinyal listrik) terjadi maka akan dikuatkan oleh penguat dan di batasi oleh regulator (Dioda zener).Output dioda zener dihubungkan chimit trigger untuk pembentuk pulsa keluaran.
3.3.1 Perancangan counter pada driver seven segment
15 1 10 9 5 4 11 14
3 2 6 7
7 1 2 6 4 3 5
13 12 11 10 9 15 14
a b c d
gf
.
7 segment
74ls192 74ls47
up
dw .
.
. .
10 KOhm 5v
vcc 220
12 13
16 vcc vcc
16
Gnd Gnd
8 8
Gambar 3.3.1 Perancangan counter pada driver seven segment
Seven segement yang digunakkan adalah Commonanoda, disini semua anoda dari dioda disatukan secara parallel dan semua itu dihubungkan ke vcc dan kemudian led dihubungkan melalui tahanan pembatasarus keluar dari penggerak. Karena dihubungkan ke vcc, maka Common anoda ini berada pada kondisi aktif high.Counter sebagai penghitung besaran yang diterima oleh sensor penerima
Dari hasil keluaran schimit trigger maka dihubungkan ke counter, keluaran counter dihubungkan ke driver dan dari driver hasilnya ditampilkan ke display seven segment.
BAB IV
PENGUJIAN RANGKAIAN
4.1 Pengujiansensor pemancar,sensor penerima dan penguatvcc
- +
11 1K
1K 1K
1K 1OK
5V
LM324 2
3 1
4
11
10u 7414
4148 0,1nf
vcc
10u
Gambar.4.1 Rangkaian inframerah,fotodioda dan op-amp
Ketika sensor inframerahmemancarkan cahaya dan Apabila dipasang dihadapan fotodioda, sehingga bila fotodioda menerima sinar yang di pancarkan inframerah maka akan terjadi konduksi(sinyal listrik).Dan jika cahaya inframerah terhalang dihadapan fotodioda maka akan tidak terjadi konduksi (sinyal listrik),setelah fotodioda menerima sinar dari inframerah akan di teruskan ke ic LM324,disini sinyal listrik akan di kuatkan oleh penguat dan di batasi oleh regulator (diode zener).Output diode zener dihubungkan ke schmit trigger untuk pembentuk pulsa keluaran .
4.2 Pengujian counter pada driver seven segment
15 1 10 9 5 4 11 14
3 2 6 7
7 1 2 6 4 3 5
13 12 11 10 9 15 14
a b c d
gf
.
7 segment
74ls192 74ls47
up
dw .
.
. .
10 KOhm 5v
vcc 220
12 13
16 vcc vcc
16
Gnd Gnd
8 8
Display digital berfungsi mengubah/menerjemahkan decoder ( bilangan biner ) ke dalam seven-segment ,dan seven segment mengubah decoder ( bilangan biner ) menjadi bentuk decimal.Sevent segmen dapat menampilkan angka decimal dan beberapa karakter tertentu melalui kombinasi LED ( light Emiting Diode ). Dengan cara diberikan masukan input A,B,C dan D bernilai 0,maka output keluaran ( seven-segment ) segment yang hidup a,b,c,d,e dan f dan berkarakter Kebanyakan tampilan angka menggunakan konfigurasi sebuah 7-segment untuk membentuk karakter desimal dari 0 sampai 9, kadang-kadang karakter heksadesimal A sampai F. Setiap segment terbuat dari bahan yang mengeluarkan cahaya ketika melewati oleh arus listrik. Pola dari segment yang digunakan untuk menampilkan bermacam-macam angka. Sebagai contoh, untuk menampilkan angka 6, bagian-bagian c,d,e,f, dan g akan menyala, sedangkan bagian a dan b tidak menyala. Sebuah decorder/penggerak ke -7 segment digunakan untuk menerima masukan decoder 4-bit dan memberikan keluaran yang akan melewatkan arus melalui segment untuk menampilkan angka desimal.. Setiap segment terdiri dari 1 atau 2 led.
Semua anoda dari led dihubungkan menjadi satu ke Vcc(±5V). Katoda dari led dihubungkan melalui tahanan pembatas arus ke keluaran daridecorder/pengerak.
Decorder/pengerak mempunyai keluaran aktif low yang berupa transistor pengendali kolektor
terbuka, yang dapat mengalirkan arus yang cukup besar. Karena tampilan led membutuhkan arus 10 mA sampai 40 mA persegment, tergantung dari tipe dan ukurannya. Untuk menjelaskan operasi dari rangkaian ini, kita anggap bahwa masukan decoder adalah D=0,C=1,B=0,A=1, yang berarti BCD untuk 5.Dengan masukan-masukan ini, keluaran decorder/penggerak ā, f,g,c,dan d akan digerakkan low (dihubungkan ke ground), memungkinkan arus melalui bagian led a,f,g,i,dan d; yang akan menampilkan angka 5.
Keluaran b dan e akan high (open),sehingga bagian led b dan e tidak dapat terhubung.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari evakuasi hasil kerja alat dapat diambil beberapa kesimpulan dalam penelitian ini.
Kesimpulan yang diambil oleh penulis adalah:
1. Jika fotodioda terhalangi maka tidak terjadi konduksi (sinyal listrik).Hasil pengujian yang di peroleh jika fotodioda tidak menerima sinyal inframerah 0.10 volt.
2. Jika fotodioda tidak terhalangi maka terjadi konduksi (sinyal listrik).Hasil pengujian yang di peroleh jika fotodioda menerima sinyal inframerah 3.14 volt.
3. Jika fotodioda menerima sinyal dari inframerah maka `akan di hitung dan di display di tampilkan angka 1 artinya sepeda motor yang masuk ada satu .
5.2 Saran
Setelah melakukan penelitian ini diperoleh beberapa hal yang dapat di jadikan saran untuk dapat melakukan penelitian lebih lanjut,yaitu:
1. Dalam desain ini supaya dapat di kembangkan dengan memakai mikrokontroler.
2. Pada rangkaian ini di sarankan menggunakan led sebagai pengganti seven segmen
DAFTAR PUSTAKA Muis saludin. Tekhnik digital. Edisi 1 . penerbit ANDI
Jakarta ,2007.
Poerwanto juliza. Instrumentasi&alat ukur .edisi 1.geraha ilmu Yogyakarta,2008.
Saludin muis. Tekhnik digital dasar .edisi 1.Geraha ilmu ,Erlangga Yogyakarta,2007.
http://kk.mercubuana.ac.id/elearning/files_modul/1602-13-274476424500.pdf
