Aplikasi Encoder-Decoder

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

 

Sistem Kontrol Gudang Gas Elpiji

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Percobaan

5. Video

6. Link Download 

 

1. Tujuan[Back]

1. Mengetahui pengertian Touch Sensor, Flame Sensor, Sound Sensor dan MQ-2 Sensor
   
2. Mengetahui Simulasi Rangkaian Flame Sensor, touch Sensor, Sound Sensor dan MQ-2 Sensor
3. Mengetahui tabel kebenaran dari jenis IC dan gerbang logika yang digunakan

2. Alat dan Bahan[Back]

 

Alat:

1. Catu Daya

2. Voltmeter DC

Bahan:

  

1. Transistor NPN

2. Dioda

3. Resistor

 

5.  IC Encoder 74147

 

6. Gerbang Logika XOR

  

7. Gerbang Logika OR

8.    Sensor Mq-2

                           

9. Sound Sensor

10. Sensor Flame

11. Touch sensor

12. OP-AMP LM358

13. Relay

 

14. 7 Segmen BCD

15. Buzzer

16. Push button

 

 

 

17. Ground

 

3. Dasar Teori[Back]

 

1. Resistor

Resistor merupakan komponen pasif yang memiliki nilai resistansi tertentu dan bekerja untuk menghambat jumlah arus listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian. Resistor dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis, diantaranya resistor (fixed resistor), resistor variabel (variabel resistor), termistor, dan LDR.

Cara membaca nilai resistor

Cara menghitung nilai resistansi resistor dengan gelang warna :

1. Masukan angka langsung dari kode warna gelang pertama.

2. Masukan angka langsung dari kode warna gelang kedua.

3. Masukan angka langsung dari kode warna gelang ketiga.

 4. Masukkan jumlah nol dari kode warna gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10^n).

5. Gelang terakhir merupakan nilai toleransi dari resistor

2. Dioda

Cara Kerja Dioda:

Secara sederhana, cara kerja dioda dapat dijelaskan dalam tiga kondisi, yaitu kondisi tanpa tegangan (unbiased), diberikan tegangan positif (forward biased), dan tegangan negatif (reverse biased).

sebuah. tanpa tegangan

Pada kondisi tidak diberikan tegangan akan terbentuk suatu perbatasan medan listrik pada daerah PN junction. Hal ini terjadi diawali dengan proses difusi, yaitu perpindahannya muatan elektro dari sisi n ke sisi p. 

b. kondisi bias maju

Pada kondisi ini, bagian anoda disambungkan dengan terminal positif sumber listrik dan bagian katoda disambungkan dengan terminal negatif. Adanya tegangan eksternal akan mengakibatkan ion-ion yang menjadi penghalang aliran listrik menjadi menarik bagi masing-masing kutub. Ion-ion negatif akan tertarik pada sisi anoda yang positif, dan ion-ion positif akan tertarik pada sisi katoda yang negatif.

c. kondisi bias terbalik

Pada kondisi ini, bagian anoda disambungkan dengan terminal negatif sumber listrik dan bagian katoda disambungkan dengan terminal positif. Adanya tegangan eksternal akan mengakibatkan ion-ion yang menjadi penghalang aliran listrik menjadi menarik bagi masing-masing kutub.

3. Transistor

NPN transistor

Pada transistor NPN, semikonduktor tipe-P diapit oleh dua semikonduktor tipe-N. Transistor NPN juga dapat dibentuk dengan menghubungkan anoda dari dua dioda sebagai basis dan katoda sebagai kolektor dan emitor. Arus mengalir dari kolektor ke emitor karena potensi kolektor lebih besar daripada basis dan emitor.

PNP transistor

Pada transistor PNP, semikonduktor tipe-N diapit oleh dua semikonduktor tipe-P. Transistor PNP juga dapat dibentuk dengan menghubungkan katoda dari dua dioda sebagai basis dan anoda sebagai kolektor dan emitor. Hubungan bias mundur emitor-basis sementara kolektor-basis mundur. Jadi, arus mengalir dari emitor ke kolektor karena potensi emitor lebih besar daripada basis dan kolektor.

Transistor sebagai saklar

Jika ada arus yang cukup besar di kaki, transistor akan mencapai titk jenuh (saturasi). Pada titk jenuh ini transistor mengalirkan arus maksimum dari kolektor ke emitor sehingga transistor seolah-olah pendek pada hubungan kolektor-emitor. Jika arus basis sangat kecil maka pengumpul dan emitor bagaikan saklar yang terbuka. Pada kondisi ini transistor dalam keadaan cut-off sehingga tidak ada arus dari kolektor ke emitor. Nilai resistor terhubung ke basis (Rb) dapat dihitung dengan;

Rb = Vbe / Ib

Transistor sebagai penguat

Transistor sebagai booster jika bekerja di daerah aktif. koneksi, arus, dan daya dapat terhubung dengan beberapa konfigurasi seperti common emitter, common colector, dan common base.

Penguatan Arus DC = Arus Kolektor (Ic) / Arus Basis (Ib)

           4.  Gerbang Logika OR

 

Gerbang Logika OR memerlukan 2 atau Lebih Masukan (Input) untuk menghasilkan 1 Keluaran (Output). Gerbang OR akan menghasilkan 1 jika salah satu dari Nilai yang layak Logika 1 dan ketika pada gerbang OR menghasilkan Keluaran (Output) Logika 0, maka semua Masukan (Input) harus bernilai Logika 0.

Tabel kebenaran pada tabel diatas menggambarkan fungsi OR inklusi. Gerbang ATAU memilki keluaran (output) layak RENDAH bila semua masukan adalah layak RENDAH. Kolom keluaran pada tabel menonton bahwa hanya baris 1 pada tabel kebenaran OR yang merupakan keluaran 0, sedangkan semua baris lain merupakan keluaran 1.

 5. Gerbang XOR

 

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

 

 

6. Sensor Flame

Salah satu detektor yang memiliki fungsi terpenting adalah detektor api atau yang biasa disebut dengan Flame Detector yang mampu mengaktifkan alarm bila mendeteksi adanya percikan api yang berisiko menyebabkan bencana kebakaran. Namun, saat memilih Flame Detector, pengguna diharuskan telah benar-benar paham atas prinsip dari alat detektor tersebut dan meninjaunya demi mendapatkan Flame Detector yang sesuai dengan aktivitas di dalam lokasi dan tingkat kebutuhannya, serta bagaimana konsekuensi risiko yang mungkin terjadi.

Prinsip Flame Detektor tersebut menggunakan metode optik yang bekerja seperti UV (ultraviolet) dan IR (infrared), pencitraan visual api, serta spektroskopi yang berfungsi untuk mengidentifikasi percikan api atau flame. Reaksi intens bahan yang memicu kebakaran dapat ditandai dari UV, terlihatnya emisi karbondioksida, dan radiasi dari infrared. Flame Detector juga mampu membedakan antara False Alarm atau peringatan palsu dengan api kebakaran sungguhan melalui komponen sistem yang dirancang dengan fungsi mendeteksi adanya penyerapan cahaya yang terjadi pada gelombang tertentu.

Tingkat potensi risiko kebakaran dari setiap jenis bahan semakin meluas mengingat semakin canggihnya teknologi penginderaan api atau teknologi Flame Sensing. Pada umumnya bahan bakar industri yang tergolong mudah terbakar antara lain: bensin, hidrogen, belerang, alkohol, LNG/LPG, minyak tanah, kertas, disel, kayu, jet bahan bakar, tekstil, ethylene, dan pelarut.

7. Sensor Touch

Touch Sensor atau Sensor Sentuh adalah sensor elektronik yang dapat mendeteksi sentuhan

Pinout: 

Grafik respon:

9. Sound sensor

 

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

Sensor suara adalah sensor yang cara kerjanya mengubah besaran suara menjadi besaran listrik, dan dipasaran sudah begitu luas penggunaannya. Komponen yang termasuk dalam Sensor suara yaitu electric condenser microphone atau mic kondenser. 

I ntensitas suara adalah ukuran dari "aliran energi melewati satuan luas per satuan waktu" dan pengukuran satuan adalah W/m2 Probe intensitas suara mikrofon ini dirancang untuk menangkap intensitas suara bersama dengan unit arah aliran sebagai besaran vektor. Hal ini dicapai dengan menggabungkan lebih dari satu mikrofon di probe untuk mengukur aliran energi suara. mikrofon konvensional dapat mengukur tekanan suara (satuan: Pa), yang mewakili intensitas bunyi di tempat tertentu (satu titik), tetapi dapat mengukur arah aliran. Mikrofon intensitas bunyi Oleh karena itu digunakan untuk memeriksa sumber suara dan untuk mengukur kekuatan suara .

Prinsip kerja : 

Sensor suara adalah sensor yang cara kerjanya yaitu mengubah besaran suara menjadi besaran listrik. Sinyal yang masuk akan di olah sehingga menghasilkan satu kondisi yaitu kondisi 1 atau 0. Sensor suara banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari, Contoh Pengaplikasian sensor ini adalah yang bekerja pada sistem robot. Suara yang diterima oleh microfon akan di transfer ke pre amp mic, fungsi pre amp mic ini adalah untuk memperkuat sinyal suara yang masuk ke dalam komponen.

Setelah sinyal suara diterima oleh preamp mic, kemudian dikirim lagi ke rangkaian pengkonfersi yang mana rangkaian ini berfungsi untuk mengubah sinyal suara yang berbentuk sinyal digital menjadi sinya analog agar dapat dibaca oleh mikrokontroler. Jika sinyal tersebut diterima oleh mikro kontroler maka akan diproses sesuai dengan program yang dibuat, apakah robot akan berjalan atau berhenti.

Suara yang masuk direkam oleh komponen kemudian akan disimpan oleh memori. Sebagai contoh jika kita bertepuk tangan 1 kali maka akan dikenal sebagai kondisi 1 atau agar robot dapat berjalan. Jika bertepuk tangan 2 kali maka robot akan mati atau mendapat sinyal kondisi 0. Penggunaan sinyal tergantung dari pengguna bagaimana dia menggunakannya.

Kesensitifan sensor suara dapat diatur, meningkatkan banyak kondensator yang digunakan pada pre amp maka akan meningkatkan daya sensitif dari sensor suara tersebut. Begitu juga pada saat penggunaan suara harus dalam kondisi tertentu, karena jika terdapat suara lain yang masuk maka tidak akan dikenal oleh sensor, begitu pula frekuensi yang digunakan harus sesuai pada saat kita menginput suara awal dan input suara pada saat menjalankan program.

 

11. BCD 7 Segmen

 

Dekoder merupakan rangkaian elektronika yang berfungsi untuk menampilkan kode-kode biner menjadi karakter yang dapat dilihat secara visual. Decoder BCD ke 7 segment merupakan rangkaian elektronika yang berfungsi untuk mengubah kode BCD karakter tampilan angka yang dapat dilihat secara visual. Ilustrasi dekoder BCD ke 7 segment dapat dijangkau dari gambar berikut :

Data BCD 4 bit diubah menjadi visual angka desimal 0-9 menggunakan rangkaian logika dasar digital (AND, OR dan NOR). Data BCD 4 bit tersebut diubah sesuai nilai kehancuran seperti pada tabel berikut.

 

Proses pengkodean data BCD menjadi tampilan angka desimal dilakukan secara terpisah untuk tiap ruas/segmen (ruas a- ruas g). Untuk membangun sebuah dekoder 7 segmen dari data tabel kebenaran diatas, langkah pertama adalah menentukan persamaan yang dapat mewakili fungsi dekoder tiap ruas. Setelah itu dapat di buat rangkaian decoder untuk tiap ruas menggunakan rangkaian digital dari gerbang logika dasar.

 

12. OP-AMP

 

Penguat operasional atau yang dikenal sebagai Op-Amp merupakan suatu rangkaian terintegrasi atau IC yang memiliki fungsi sebagai sinyal booster, dengan beberapa konfigurasi. Op-Amp ideal memiliki impedansi masukan dan penguatan yang tak berhingga serta impedansi keluaran sama dengan nol. Dalam prakteknya, Op-Amp memiliki impedansi masukan dan penguatan yang besar serta impedansi keluaran yang kecil.

 Penguat pembalik

Amplifier tak membalik

pembanding

penambah

Rangkaian dasar Opamp

Op-Amp memiliki beberapa karakteristik, di antaranya:

sebuah. Penguat tegangan tak berhingga (AV  = )

b. Masukan impedansi tak berhingga (rin  = )

c. Impedansi keluaran nol (ro = 0) d. Bandwidth tak berhingga (BW  = )

d. koneksi offset nol pada tegangan input (Eo = 0 untuk Ein = 0)

13. Relay

Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch). Relai menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (daya rendah) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Sebagai contoh, dengan Relay yang menggunakan Elektromagnet 5V dan 50 mA mampu menggerakan Relay Armature (yang berfungsi sebagai saklarnya) untuk menghantarkan listrik 220V 2A.

Ada besi atau yang disebut dengan nama inti besi dililit oleh sebuah kumparan yang bekerja sebagai pengendali. Sehingga kumparan yang diberikan arus listrik maka akan menghasilkan gaya elektromagnet. Gaya tersebut selanjutnya akan menarik perhatian untuk pindah dari biasanya tutup buka normal. Dengan demikian saklar menjadi pada posisi baru yang biasanya terbuka yang dapat menghantarkan arus listrik. Ketika armature sudah tidak dialiri arus listrik lagi maka ia akan kembali pada posisi awal, yaitu normal close.

fitur:

1. koneksi pemicu (tegangan kumparan) 5V

2. Arus pemicu 70mA

3. Beban maksimum AC 10A @ 250 / 125V

4. Maksimum baban DC 10A @ 30 / 28V

5. Peralihan maksimum

14. Motor DC

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

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

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

15. Push button

Push-Button termasuk momentary-contact switch karena mengandalkan pegas  untuk terjadi di posisi atau lepas.

Simbol 

Terdapat dua konfigurasi pada Push-Button Switch (g ambar 4.3) yaitu  Biasanya terbuka (NO) dan Biasanya Tertutup. Biasanya Buka artinya sakelar akan  tetap terbuka sampai di tekan, Biasanya Tertutup artinya pada kondisi tidak di  tekan sakelar dalam keadaan tertutup jika terbuka akan terbuka.

16. Buzzer

Buzzer listrik adalah sebuah komponen elektronika yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi getaran suara.
Simbol 









Buzzer dapat bekerja dengan baik dalam menghasilkan frekuensi kisaran 1-5 KHz hingga 100 KHz untuk aplikasi ultrasound. koneksi operasional buzzer yang umumnya berkisar 3-12 V.   Cara Kerja Buzzer
 


  koneksi listrik yang mengalir ke buzzer akan menyebabkan gerakan mekanis, gerakan tersebut akan diubah menjadi suara atau bunyi yang dapat didengar oleh manusia.

17. Sensor MQ-2

    Sensor MQ-2 adalah sensor yang digunakann untuk mendeteksi konsentrasi gas yang mudah terbakar di udara serta asap dan output membaca sebagai tegangan analog. Sensor gas asap MQ-2 dapat langsung diatur sensitifitasnya dengan memutar trimpotnya. Sensor ini biasa digunakan untuk mendeteksi kebocoran gas baik di rumah maupun di industri. Gas yang dapat dideteksi diantaranya : LPG, i-butane, propane, methane , alcohol, Hydrogen, smoke. Sensor MQ2 memiliki symbol seperti gambar di bawah ini :

Gambar Simbol Sensor MQ2


Berikut ini adalah gambar grafik respon sensitifiras sensor MQ2

4. Percobaan[Back]

 

4.1 Prosedur Percobaan 

1. Siapkan semua alat dan bahan yang diperlukan

2. Sarankan agar membaca datasheet setiap komponen

3. Cari komonen yang diperlukan di library proteus

4. pasang 7SEG-BCD, IC 74HC238, IC 74147, BATTERY, BUTTON, BUZZER, DIODE, vibration SENSOR, Touch SENSOR, SOUND SENSOR, PIR SENSOR, Infrared sensor, INVERTER, LOGICSTATE, MOTOR, NPN, OPAMP, OR, XOR, RES, RELAY sesuai gambar rangkaian dibawah

6. Atur nilai resistor serta status logika

7. Coba dijalankan rangkaian apabila ouput hidup dan bcd seven segment menyala maka rangkaian dapat digunakan

       

4.2 Simulasi Rangakaian 

A. Gambar Rangkaian

 

B . Prinsip kerja 

Sensor aktif ketika sensor Sound aktif berlogika 1 yang mana akan menghidupkan led sebagai penanda bahwa ada nya bunyi kebocoran gas elpiji. dilanjutkan dengan sensor MQ-2 yang mana sensor ini mendeteksi adanya asap atau bau gas yang akan menyebabkankebakaran, sensor MQ-2 akan menggerakkan motor sebagai penghirup gas atau asap yang ada pada kontrol ruangan gas elpiji. Ketika adanya percikan api maka akan terdeteksi oleh sensor Flame yang mana akan mmenghidupkan buzzer untuk peringatan pada banyak orang. Sensor touch akan aktif ketika ada yang menyentuh untuk menggerakkan motor membuka kran air.

Saat sensor Sound mendeteksi bunyi ledakan gas

Saat sound sensor mendeteksi adanya suara disekitar ruangan maka tegangan +5V dari pin Vcc diumpankan ke kaki pin out lalu diteruskan ke Op amp, lalu ke ic 74247 (sevent segment beroutput 1) dan ke gerbang and ke resistor (R1) lalu ke kaki base, karena tegangan di kaki base Q1 +0,87 maka cukup untuk mengaktifkan transistor Q1, maka arus akan mengalir dari supply menuju ke relay RL1 menuju ke kaki kolektor Q1 lalu ke kaki emitor Q1 lalu ke ground. Sehingga menyebabkan switch relay pindah dari kanan ke kiri (on) sehingga terhubung dengan baterai, menyebabkan pintu dan jendela terbuka otomatis

Saat sensor Touch

Saat sensor Touch akan aktif ketika ada yang menyentuh (logika 1) maka tegangan +5V diumpankan dari pin Vcc ke pin out lalu diteruskan gerbang and dan ke resistor (R2) lalu ke kaki base, karena tegangan di kaki dasar Q3 +0,87 sehingga cukup untuk mengaktifkan transistor Q3 maka arus akan mengalir dari supply menuju ke relay RL2 menuju ke kaki kolektor Q3 lalu ke kaki emitter Q3 lalu ke ground. Sehingga menyebabkan sakelar relai pindah dari kanan ke kiri (on) sehingga terhubung dengan baterai dan mengaktifkan motor untuk membuka pemancar air pada kontrol ruangan gas elpiji

saat sensor Flame aktif

Saat sensor Flame akan akatif ketika adanya percikan api yang ditimbulkan oleh gas elpiji (logika 1) maka tegangan +5V diumpankan dari pin Vcc ke pin out lalu diteruskan ic 74247 dan outputnya dihubungkan dengan gerbang and ke resistor (R2) lalu ke kaki base, karena tegangan di kaki dasar Q3 +0,87 sehingga cukup untuk mengaktifkan transistor Q3 maka arus akan mengalir dari supply menuju ke relay RL2 menuju ke kaki kolektor Q3 lalu ke kaki emitter Q3 lalu ke ground. Sehingga menyebabkan sakelar relai pindah dari kanan ke kiri (on) sehingga terhubung dengan baterai dan akan menghidupkan buzzer sebagai penanda bahaya.

 

5. Video[Back]

 

6. Link Download[Back]

file html klik disini klik disini

file rangkaian klik disini

video rangkaian klik disini

file library MQ-2 sensor klik disini

file library sound sensor klik disini

file library touch sensor klik disini

file library Flame sensor klik disini  

datasheet demux IC 4555 klik disini

datasheet encoder IC 74247 klik disini

datasheet opamp klik disini

datasheet relay klik disini

datasheet transistor klik disini

datasheet motor dc klik disini

datasheet 7 segment klik disini

datasheet dioda klik disini

datasheet buzzer klik disini