DAFTAR ISI

Toilet Otomatis

1. Tujuan <kembali>

Mengetahui pengertian Sensor Infrared dan Sensor Touch
Mengetahui Simulasi rangkaian sensor Infrared dan Sensor Touch dengan proteus
Mengetahui tabel kebenaran dari jenis gerbang logika yang digunakan

2. Alat dan Bahan <kembali>

2.1. Alat : <kembali>

1. Power supply

Power Supply atau dalam bahasa Indonesia disebut dengan Catu Daya adalah suatu alat listrik yang dapat menyediakan energi listrik untuk perangkat listrik ataupun elektronika lainnya.

2 . Voltmeter DC

Voltmeter adalah sebuah alat ukur yang biasa digunakan untuk mengukur besar tegangan listrik yang ada dalam sebuah rangkaian listrik. Dimana, untuk penyusunannya dilakukan secara paralel sesuai pada lokasi komponen yang sedang diukur.

2.2. Bahan : <kembali>

1. Resistor

Resistor merupakan komponen Elektronika Pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur besarnya arus yang mengalir dalam rangkaian.

Spesifikasi Resistor yang dipakai:

a. Resistor 10k

b. Resistor 2k

2. Dioda

Dioda adalah komponen elektronika yang terdiri dari dua kutub dan berfungsi menyearahkan arus. Komponen ini terdiri dari penggabungan dua semikonduktor yang masing-masing diberi doping (penambahan material) yang berbeda, dan tambahan material konduktor untuk mengalirkan listrik.

Karakteristik dioda

3. OP AMP

Operational Amplifier atau Op-Amp adalah komponen elektronika yang berfungsi sebagai penguat sinyal input baik DC maupun AC.

Konfigurasi pin Op-Amp

Gelombang input dan output Op Amp

Datasheet Op-Amp

4.Transistor(BC547)

Berfungsi sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal. Pada rangkaian sensor ini transistor hanya digunakan sebagai saklar, dengan adanya arus di base maka transistor akan "on" sehingga akan ada arus dari kolektor ke emitor.

Spesifikasi Transistor:

1. DC Current gain(hfe) maksimal 800

2. Arus Collector kontinu(Ic) 100mA

3. Tegangan Base-Emitter(Vbe) 6V

4. Arus Base(Ib) maksimal 5mA

Data Sheet Transistor

Grafik respon

5. Gerbang Logika NOR (IC 7402)

IC 7402 merupakan ic yang dibangun dari gerbang logika dasar NOR. Gerbang NOR atau juga bisa disebut dengan pembalik (inverter) memiliki fungsi membalik logika tegangan inputnya pada outputnya.

Spesifikasi:

Tegangan Suply: 7 V

Tegangan input: 5.5 V

Beroperasi pada suhu udara 0 sampai +70 derjat

Kiasaran suhu penyimpanan: -65 derjat sampai 150 derjat celcius.

Konfiugurasi pin:

- Vcc : Kaki 14

- GND : Kaki 7

- Input : Kaki 2, 3, 6, 8, 9, 11, dan 12

- Output : Kaki 1, 4, 10, dan 13

Data Sheet IC 7402:

6. Inverter NOT( IC 74HC05)

Gerbang NOT atau disebut juga "NOT GATE" atau Inverter (Gerbang Pembalik) adalah jenis gerbang logika yang hanya memiliki satu input (Masukan) dan satu output (keluaran)

Spesifikasi IC inverter yang dijual dipasaran:

Adapan IC inverter gerbang logika NOT yang tersedia yaitu :

TTL Logic NOT Gates
74LS04 Hex Inverting NOT Gate
74LS14 Hex Schmitt Inverting NOT Gate
74LS1004 Hex Inverting Drivers
CMOS Logic NOT Gates
CD4009 Hex Inverting NOT Gate
CD4069 Hex Inverting NOT Gate

DataSheet IC 74HC05

7. Gerbang Logika NAND (IC 74S00)

IC 74S00 merupakan ic yang dibangun dari gerbang logika dasar NAND. Gerbang NAND menghendaki semua inputnya bernilai 0 (terhubung dengan ground) atau salah satunya bernilai 1 agar menghasilkan output yang berharga 1.

Spesifikasi IC 7S400:

Tegangan Suply: 7 V

Tegangan input: 5.5 V

Beroperasi pada suhu udara 0 sampai +70 derjat

Kiasaran suhu penyimpanan: -65 derjat sampai 150 derjat celcius

Konfiugurasi pin:

- Vcc : Kaki 14

- GND : Kaki 7

- Input : Kaki 1 dan 2, 4 dan 5, 13 dan 12, 10 dan 9

- Output : Kaki 3, 6, 11

Data Sheet IC 74S00:

8. Logicstate

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

9. Sensor Infrared

Sensor Infrared adalah komponen elektronika yang dapat mendeteksi benda ketika cahaya infra merah terhalangi oleh benda. Sensor infared terdiri dari led infrared sebagai pemancar sedangkan pada bagian penerima biasanya terdapat foto transistor, fotodioda, atau inframerah modul yang berfungsi untuk menerima sinar inframerah yang dikirimkan oleh pemancar.

Konfigurasi pin infrared:

Konfigurasi pin infra red (IR) receiver atau penerima infra merah tipe TSOP adalah

a. output (Out),

b. Vs (VCC +5 volt DC),

c. Ground (GND)

Datasheet sensor infrared

10. Sensor PIR (Passive Infra Red)

Sensor PIR (Passive Infra Red) adalah sensor yang dapat mendeteksi pancaran sinar infra merah secarapasif (menangkap radiasi infra merah dari objek bergerak tanpa perlu memancarkan sinar infra merah sendiri secara aktif.

Konfigurasi PIN sensor PIR

Grafik Respon Pir terhadap suhu

Grafik sensor pir terhadap jarak, kecepatan,arah objek

Datasheet sensor PIR

11. Sensor GP2D12

Sensor GP2D12 adalah sensor jarak analog yang menggunakan infrared untuk mendeteksi jarak antara 10 cm sampai 80 cm. GP2D12 mengeluarkan output voltase non linear dalam hubungannya dalam jarak objek dari sensor dan menggunakan interface analog to digital converter (ADC)

Konfigurasi pin sensor

Data Sheet sensor

12. 7 Segment Anoda

Layar tujuh segmen adalah salah satu perangkat layar untuk menampilkan sistem angka desimal yang merupakan alternatif dari layar dot-matrix. Layar tujuh segmen ini sering kali digunakan pada jam digital, meteran elektronik, dan perangkat elektronik lainnya yang menampilkan informasi numerik.

Data Sheet Seven segment:

13. Decoder (IC 7447)

IC 7447, merupakan IC TTL Decoder BCD to 7 Segment. IC ini berfungsi untuk mengubah kode bilangan biner BCD (Binary Coded Decimal) menjadi data tampilan untuk penampil/display 7 segment yang bekerja pada tegangan TTL (+5 volt DC).

konfigurasi pin:

Datasheet decoder:

14. Relay

Relay adalah komponen yang berfungsi untuk mengalirkan arus listrik yang besar dengan menggunakan kendali listrik arus kecil. Relay memiliki fungsi sebagai saklar atau elektromagnetik switch yang mana dikendalikan oleh magnet listrik.

Konfigurasi pin

Spesifikasi relay

15. Motor DC

Digunakan untuk output dari rangkaian dan berjalan jika sensor infrared berlogika 1

Grafik Motor DC

Tegangan Terukur 5V DC

Spesifikasi item:

Tanpa kecepatan beban 12000 ± 15% rpm
Tidak ada arus beban =280mA
Tegangan operasi 1.5-9V DC
Mulai Torsi =250g.cm (menurut blade yang dikembangkan sendiri)
mulai saat ini =5A
Resistansi Isolasi di atas 10O antara casing dan terminal DV 100V
Arah Rotasi CW: Terminal [+] terhubung ke catu daya positif, terminal [-] terhubung ke nagative
daya, searah jarum jam dianggap oleh arah poros keluaran
celah poros 0,05-0,35mm

Data Sheet Motor DC :

16. Lampu

Lampu adalah sumber cahaya buatan yang dihasilkan melalui penyaliuran arus listrik melalui filamen yang kemudian memanas dan menghasilkan cahaya

Spesifikasi :

Lampu yang digunakan memiliki tegangan sebesar 12 V.

Datasheet lampu LED

Grafik Respon

3. Dasar Teori <kembali>

1. Resistor

Resistor atau hambatan adalah salah satu komponen elektronika yang memiliki nilai hambatan tertentu, dimana hambatan ini akan menghambat arus listrik yang mengalir melaluinya. Satuan Resistor adalah Ohm (simbol: O) yang merupakan satuan SI untuk resistansi listrik. Dalam sejarah, kata ohm itu diambil dari nama salah seorang fisikawan hebat asal German bernama George Simon Ohm. Beliau juga yang mencetuskan keberadaan hukum ohm yang masih berlaku hingga sekarang.

Rumus dari Rangkaian Seri Resistor: Rtotal = R1 + R2 + R3 + ….. + Rn

Rumus dari Rangkaian paralel Resistor: 1/Rtotal = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ….. + 1/Rn

Rumus resistor dengan hukum ohm: R = V/I

Cara menentukan nilai resistor dapat dilihat dengan gelang warna pada tabel berikut:

Contohnya sebagai berikut:

2. Diode

Cara Kerja Dioda:

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

a. tanpa tegangan

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

b. kondisi forward bias

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

c. kondisi reverse bias

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

3. OP-AMP

Penguat operasional atau yang dikenal sebagai Op-Amp merupakan suatu rangkaian terintegrasi atau IC yang memiliki fungsi sebagai penguat sinyal, dengan beberapa konfigurasi. Secara ideal Op-Amp 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.

Op-Amp memiliki beberapa karakteristik, diantaranya:

a. Penguat tegangan tak berhingga (AV = ∼)

b. Impedansi input tak berhingga (rin = ∼)

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

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

Rangkaian Dasar OP AMP

a. OP AMP Inverting

Penguatan yang outputnya berbeda fasa 180° dengan inputnya, bila input positif maka output akan menjadi negatif.

Vout = - (Rf / R1) Vin

b. OP AMP Non Inverting

Penguatan yang outputnya sama dengan input yaitu tidak ada pembalikan fasa.

Vout = Vin (1 + Rf / Rin)

4. Transistor

Transistor PNP

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

Transistor NPN

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

Transistor sebagai saklar

Jika ada arus yang cukup besar di kaki basis, transistor akan mencapai titk jenuh (saturasi). Pada titk jenuh ini transistor mengalirkan arus secara maksimum dari kolektor ke emitor sehingga transistor seolah-olah short pada hubungan kolektor-emitor. Jika arus base sangat kecil maka kolektor 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 base (Rb) dapat dihitung dengan;

Rb = Vbe / Ib

Transistor sebagai penguat

Transistor sebagai penguat jika bekerja dalam daerah aktif. Tegangan, arus, dan daya dapat diperkuat dengan beberapa konfigurasi seperti common emitter, common colector, dan common base.

DC Current Gain = Collector Current (Ic) / Base Current (Ib)

5. Gerbang Logika NOR (IC 7402)

Gerbang NOR atau "NOR GATE" merupakan pengembangan dari gabungan kombinasi gerbang OR dan gerbang NOT. Gerbang ini juga memiliki dua input dan 1 satu keluaran, untuk lebih jelasnya perhatikan gambar simbol dan tabel kebenaran dibawah.

Pada gerbang logika NOR, simbol yang menandakan operasi gerbang logika NAND adalah tanda tanbah (+) dan bar (-) diatas variabel, perhatikan gambar diatas.

Perhatikan tabel kebenaran gerbang NOR. Cara cepat untuk mengingat tabelnya adalah dengan mengingat pernyataan berikut. "Gerbang NOR akan menghasilkan output logika 1 bila semua inputnya memiliki logika 0" sedangkan " Gerbang NOR akan menghasilkan keluaran logika 0 bila salah satu input atau semua input memiliki logika 1".

Secara singkat, sama halnya dengan gerbang AND. Output gerbang NOR merupakan kebalikan ouput gerbang OR, jadi cukup mengingat gerbang OR saja lalu membaliknya.

Jenis Gerbang Logika NOR

Gerbang NOR 4 Input

Berdasarkan gambar diatas ekspresi Boolean untuk gerbang NOR 4 input yaitu :

Q = A+B+C+D

Gerbang NOR "Universal"

Seperti hanya gerbang logika NAND, gerbang NOR umumnya disebut juuga sebagai gerbang universal, hal ini dikarenakan gerbang NOR dapat menghasilkan berbagai jenis gerbang logika lainnya seperti halnya gerbang NAND. Dengan menghubungkannya secara bersama-sama, maka gerbang NOR juga dapat membentuk 3 gerbang logika dasar yaitu gerbang AND, OR, dan NOT. Berikut contoh rangkaiannya:

Data Sheet NOR(IC 7402):

6. Inverter NOT (IC 74HC05)

Gerbang NOT atau disebut juga "NOT GATE" atau Inverter (Gerbang Pembalik) adalah jenis gerbang logika yang hanya memiliki satu input (Masukan) dan satu output (keluaran). Dikatakan Inverter (gerbang pembalik) karena gerbang ini akan menghasilkan nilai ouput yang berlawanan dengan nilai inputnya . Untuk lebih jelasnya perhatikan simbol dan tabel kebenaran gerbang NOT berikut.

Pada gerbang logika NOT, simbol yang menandakan operasi gerbang logika NOT adalah tanda minus (-) diatas variabel, perhatikan gambar diatas.

Perhatikan tabel kebenaran gerbang NOT. Cara cepat untuk mengingat tabelnya adalah dengan mengingat pernyataan berikut. "Gerbang NOT akan menghasilkan output (keluaran) logika 1 bila variabel input (masukan) bernilai logika 0" sebalikanya "Gerbang NOT akan menghasilkan keluaran logika 0 bila input (masukan) bernilai logika 1".

7. Gerbang Logika NAND (IC 7400)

Gerbang OR, AND dan NOT adalah tiga gerbang logika dasar karena keduanya dapat digunakan untuk membangun rangkaian logika untuk ekspresi Boolean yang diberikan. Gerbang NOR dan NAND memiliki properti yang masing-masing dapat digunakan untuk mengimplementasikan perangkat keras rangkaian logika yang sesuai dengan ekspresi Boolean yang diberikan. Artinya, dimungkinkan untuk menggunakan hanya gerbang NAND atau hanya gerbang NOR untuk mengimplementasikan ekspresi Boolean apa pun.

Gerbang NAND atau disebut juga "NAND GATE" adalah jenis gerbang logika kombinasi yang memiliki dua input (Masukan) dan satu output (keluaran). Pada dasarnya gerbang NAND merupakan pengembangan atau kombinasi dari gerbang AND dan gerbang NOT "NAND = NOT AND". Untuk lebih jelasnya perhatikan simbol dan gerbang kebenaran gerbang NAND berikut.

Pada gerbang logika NAND, simbol yang menandakan operasi gerbang logika NAND adalah tanda bar (-) diatas variabel, perhatikan gambar diatas.

Perhatikan tabel kebenaran gerbang NAND. Cara cepat untuk mengingat tabelnya adalah dengan mengingat pernyataan berikut. "Gerbang NAND akan menghasilkan output logika 0 bila semua inputnya memiliki logika 1" sedangkan " Gerbang NAND akan menghasilkan keluaran logika 1 bila salah satu input atau semua input memiliki logika 0".

Secara singkat, cukup mengingat gerbang logika AND, karena output dari gerbang logika NAND merupakan kebalikan dari output gerbang AND.

Transistor Gerbang NAND

Secara sederhana, gerbang logika NAND 2 input dapat dibangun menggunakan RTL Resistor-transistor Switch yang terhubung bersama degan input yang terhubung langsung ke basis transistor, dimana transistor harus dalam keadaan cut-off "MATI" untuk keluaran Q.

Gerbang logika NAND dapat menghasilkan fungsi logis yang diinginkan dengan simbol berupa gerbang AND standar dengan tambahan lingkaran (biasa juga disebut sebagai "Gelembung Inversi" pada bagian output yang mana mewakili gerbang NOT) yang disebut sebagai operasi logika NAND.

Jenis Gerbang Logika NAND:

Gerbang logika NAND 4-Input

Berdasarkan gambar diatas ekspresi Boolean untuk gerbang NAND 4 input yaitu :

Q = A.B.C.D

Gerbang NAND "Universal"

Gerbang logika NAND umumnya disebut juuga sebagai gerbang universal, hal ini dikarenakan gerbang NAND merupakan gerbang yang paling umum digunakan. Disamping itu, gerbang NAND juga dapat menghasilkan semua gerbang logika lainnya sehingga dalam praktiknya gerbang NAND dapat membentuk rangkaian logika paling praktis.

Data Sheet Gerbang NAND(IC 7400):

8. Logic State

status logika Pengertian logis, benar atau salah, dari sinyal biner yang diberikan. Sinyal biner adalah sinyal digital yang hanya memiliki dua nilai yang valid. Dalam istilah fisik, pengertian logis dari sinyal biner ditentukan oleh level tegangan atau nilai arus sinyal, dan ini pada gilirannya ditentukan oleh teknologi perangkat. Dalam sirkuit TTL, misalnya, keadaan sebenarnya diwakili oleh logika 1, kira-kira sama dengan +5 volt pada garis sinyal; logika 0 kira-kira 0 volt. Tingkat tegangan antara 0 dan +5 volt dianggap tidak ditentukan.

9. Sensor Infrared

Komponen led inframerah atau infra red (IR) pada dasarnya adalah led yang memancarkan sinar infra merah dengan panjang gelombang 850nm.

Infra red (IR) detektor atau sensor infra merah adalah komponen elektronika yang dapat mengidentifikasi cahaya infra merah (infra red, IR). Sensor infra merah atau detektor infra merah saat ini ada yang dibuat khusus dalam satu modul dan dinamakan sebagai IR Detector Photomodules. IR Detector Photomodules merupakan sebuah chip detektor inframerah digital yang di dalamnya terdapat fotodiode dan penguat (amplifier).

Bentuk dan Konfigurasi Pin IR Detector Photomodules TSOP

Prinsip Kerja sensor infrared

Gambar 1. Ilustrasi prinsip kerja sensor infrared

Ketika pemancar IR memancarkan radiasi, ia mencapai objek dan beberapa radiasi memantulkan kembali ke penerima IR. Berdasarkan intensitas penerimaan oleh penerima IR, output dari sensor ditentukan.

Gambar 2. Rangkaian dasar sensor infrared common emitter yang menggunakan led infrared dan fototransistor

Prinsip kerja rangkaian sensor infrared berdasarkan pada gambar 2. Adalah ketika cahaya infra merah diterima oleh fototransistor maka basis fototransistor akan mengubah energi cahaya infra merah menjadi arus listrik sehingga basis akan berubah seperti saklar (swith closed) atau fototransistor akan aktif (low) secara sesaat seperti gambar 3

Gambar 3. Keadaan Basis Mendapat Cahaya Infra Merah dan Berubah Menjadi Saklar (Switch Close) Secara Sesaat

Grafik Respon Sensor Infrared

Grafik menunjukkan hubungan antara resistansi dan jarak potensial untuk sensitivitas rentang antara pemancar dan penerima inframerah. Resistor yang digunakan pada sensor mempengaruhi intensitas cahaya inframerah keluar dari pemancar. Semakin tinggi resistansi yang digunakan, semakin pendek jarak IR Receiver yang mampu mendeteksi sinar IR yang dipancarkan dari IR Transmitter karena intensitas cahaya yang lebih rendah dari IR Transmitter. Sementara semakin rendah resistansi yang digunakan, semakin jauh jarak IR Receiver mampu mendeteksi sinar IR yang dipancarkan dari IR Transmitter karena intensitas cahaya yang lebih tinggi dari IR Transmitter.

10. Sensor PIR

PIR (Passive Infrared Receiver) merupakan sebuah sensor berbasiskan infrared. Akan tetapi, tidak seperti sensor infrared kebanyakan yang terdiri dari IR LED dan fototransistor. PIR tidak memancarkan apapun seperti IR LED. Sesuai dengan namanya ‘Passive’, sensor ini hanya merespon energi dari pancaran sinar inframerah pasif yang dimiliki oleh setiap benda yang terdeteksi olehnya. Benda yang bisa dideteksi oleh sensor ini biasanya adalah tubuh manusia

Diagram sebsor PIR:

Sensor PIR ini bekerja dengan menangkap energi panas yang dihasilkan dari pancaran sinar inframerah pasif yang dimiliki setiap benda dengan suhu benda diatas nol mutlak. Seperti tubuh manusia yang memiliki suhu tubuh kira-kira 32 derajat celcius, yang merupakan suhu panas yang khas yang terdapat pada lingkungan. Pancaran sinar inframerah inilah yang kemudian ditangkap oleh Pyroelectric sensor yang merupakan inti dari sensor PIR ini sehingga menyebabkan Pyroelectic sensor yang terdiri dari galium nitrida, caesium nitrat dan litium tantalate menghasilkan arus listrik. Mengapa bisa menghasilkan arus listrik? Karena pancaran sinar inframerah pasif ini membawa energi panas. Prosesnya hampir sama seperti arus listrik yangterbentuk ketika sinar matahari mengenai solar cell.

11. Sensor GP2D12

.a. Range 10 – 80 cm

b. Update frequency/ period 25 Hz / 40ms

c. power supply voltage 4.5 – 5.5 V

d. Noise on analog output < 200mV

e. Mean consumtion 35 mA

Kelemahan:

a. Respon 40ms

b. Error bila jarak <10cm dan pada cermin

c. Hanya dapat mengukur <80 cm

Kelebiahan:

a. Dapat mengukur jarak pada bidang miring

b. Sudut pengukuran sempit

c. Sangat direktif

Berikut hubungan anatara jarak dan deteksi objek terhadap output analog sensor

12. 7 Segment Anoda

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

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

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

Tabel Pengaktifan Seven Segment Display

13. Decoder (IC 7447)

IC BCD 7447 merupakan IC yang bertujuan mengubah data BCD (Binary Coded Decimal) menjadi suatu data keluaran untuk seven segment. IC 7447 yang bekerja pada tegangan 5V ini khusus untuk menyalakan seven segment dengan konfigurasi common anode. Sedangkan untuk menyalakan tampilan seven segment yang bekerja pada konfigurasi common cathode menggunakan IC BCD 7448.

IC ini sangat membantu untuk meringkas masukan seven segmen dengan jumlah 7 pin, sedangkan jika menggunakan BCD cukup dengan 4 bit masukan. IC BCD bisa juga disebut dengan driver seven segment. Berikut konfigurasi Pin IC 7447.

Konfigurasi Pin Decoder:

a. Pin Input IC BCD, memiliki fungsi sebagai masukan IC BCD yang terdiri dari 4 Pin, nama pin masukan BCD dilangkan dengan huruf kapital yaitu A, B, C dan D. Pin input berkeja dengan logika High=1.

b. Pin Ouput IC BCD, memiliki fungsi untuk mengaktifkan seven segmen sesuai data yang diolah dari pin input. Pin output berjumlah 7 pin yang namanya dilambangkan dengan aljabar huruf kecil yaitu, b, c, d, e, f dan g. Pin Output bekerja dengan logika low=0. Karena itulah IC 7447 digunakan untuk seven segment common anode.

c. Pin LT (Lamp Test) memiliki fungsi untuk mengaktifkan semua output menjadi aktif low, sehingga semua led pada seven segmen menyala dan menampilkan angka 8. Pin LT akan aktif jika diberi logika low. Pin ini juga digunakan untuk mengetes kondisi LED pada seven segment.

d. Pin RBI (Ripple Blanking Input) memiliki fungsi untuk menahan data input (disable input), pin RBI akan aktif jika diberi logika low. Sehingga seluruh pin output akan berlogika High, dan seven segment tidak aktif.

e. Pin RBO (Ripple blanking Output) memiliki fungsi untuk menahan data output (disable output), pin RBO ini akan aktif jika diberikan logika Low. Sehingga seluruh pin output akan berlogika High, dan seven segment tidak aktif.

Pada aplikasi IC dekoder 7447, ketiga pin (LT, RBI dan RBO) harus diberi logika HIGH=1 agar tidak aktif. Baik IC 7447 atau 7448 pada bagian output perlu dipasang resistor untuk membatasi arus yang keluar sehingga led pada seven segment bekerja secara optimal. Berikut ini rangkaian IC dekoder 7448 untuk konfigurasi seven segment common cathode.

14. Relay

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

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

Fitur:

1. Tegangan pemicu (tegangan kumparan) 5V

2. Arus pemicu 70mA

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

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

5. Switching maksimum

15. Motor DC

Prinsip Kerja Motor DC

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

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

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

16. Lampu LED

Light Emitting Diode atau sering disingkat dengan LED adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju. LED merupakan keluarga Dioda yang terbuat dari bahan semikonduktor.

LED terdiri dari sebuah chip semikonduktor yang di doping sehingga menciptakan junction P dan N. Yang dimaksud dengan proses doping dalam semikonduktor adalah proses untuk menambahkan ketidakmurnian (impurity) pada semikonduktor yang murni sehingga menghasilkan karakteristik kelistrikan yang diinginkan. Ketika LED dialiri tegangan maju atau bias forward yaitu dari Anoda (P) menuju ke Katoda (K), Kelebihan Elektron pada N-Type material akan berpindah ke wilayah yang kelebihan Hole (lubang) yaitu wilayah yang bermuatan positif (P-Type material). Saat Elektron berjumpa dengan Hole akan melepaskan photon dan memancarkan cahaya monokromatik (satu warna).

4. Percobaan <kembali>

4.1. Prosedur Percobaan <kembali>

1. Siapkan semua alat dan bahan yang diperlukan

2. Disarankan agar membaca datasheet setiap komponen

3. Cari komonen yang diperlukan di library proteus

4. pasang Gerbang NAND, dan Sensor Infrared,GP2D12,PIR, resistor , inverter ,seven segment, decoder, relay, motor dc, logic state, Lampu dan power suply sesuai gambar rangkaian dibawah

6. Atur nilai resistor serta logic state

7. Coba dijalankan rangkaian apabila ouput hidup(motor dc,lampu,led) dan seven segment menyala maka rangkaian bisa digunakan

4.2. Rangkaian Simulasi <kembali>

Kondisi dimana belum ada orang yang masuk ke toilet maka sensor IR akan berlogika 0 dan seven segment menampilkan 0

Kondisi dimana orang masuk ke toilet maka IR berlogika 1 dan menghidupkan lampu toilet serta seven segment menampilkan 1 yang berarti ada orang dalam toilet

Kondisi dimana jika orang BAB & BAK maka sensor pir mendeteksi ada orang yang berada dekat closed maka sensor berlogika 1 serta jika orang mendekatkan tangan ke sensor GP2D12 maka motor akan berputar sebagai pembersih closed otomatis dan pembersih hadas

4.3. Prinsip Kerja <kembali>

Pada rangkaian ini digunakan 3 buah sensor yaitu sensor infrared, GP2D12, dan sensor PIR. Sensor infrared berfungsi sebagai penghidup lampu toilet otomatis sedagkan sensor GP2D12 dan PIR berfugsi sebagai pembersih hadas dan closed otomatis. Pertama jika orang ingin masuk ke toilet maka sensor infrared akan berlogika 1 (HIGH) yang mana akan mengalir arus dari output sensor menuju ke gerbang NOR U1:A dan U1:C yang mana pada output gerbang NOR U1:A berlogika 0 (LOW) ebgitu juga dengan gerbang NOR U1:C .lalu output kedua gerbang dibalikkan oleh inverter sehingga berlogika 1 (HIGH) yang mana arus akan menuju transistor Q1 sehingga terukur tegangan basisnya sebesar 0.79V yang mana sudah menghidupkan transistor. Karena transistor aktiv maka arus akan mengalir dari vcc menuju relay sehingga coil relay berpindah ke kiri karena relay mendapatkan tegangan cukup lalu menghidupkan lampu toilet. Arus dari relay juga mesuk ke kaki collector lalu menuju kaki emitter transistor Q1. Output dari sensor infrared juga di umpankan ke D flipflop yang mana masuk ke kaki preset sehingga menyebabkan Q berlogika 1 (HIGH) sedangkan Q berlogika 0 (LOW) yang mana dibalikan oleh inverter sehingga berlogika 1 (HIGH) lalu masuk ke decoder yang mana akan ditampilkan seven segment angka 1 yang berarti ada orang dalam toilet.

Jika orang ingin BAB dan buang air kecil atau mencuci hadas maka sensor PIR dan GP2D12 akan mendeteksi oaring tersebut yang mana sensor tersebut di pasang di dekat closed otomatis. Jika terdeteksi orang dekat closed yang ingin BAB maka sensor PIR berlogika 1 (HIGH) yang mana arus akan mengalir dari output menuju ke gerbang NOR U1:B sehingga mengeluarkan output berlogika logika 0 (LOW) lalu dibalikan dengan inverter sehingga berlogika 1 (HIGH) lalu arus menuju transistor Q2 yang mana terukur tegangan pada basis 0.93 V yang mana sudah mengaktifkan transistor. Karena transistor Q2 aktiv maka arus akan mengalir dari vcc masuk ke relay sehingga coil relay berpindah ke kiri yang mana belum mengaktifkan motor dc yang dianalogikan dengan pembersih closed karena Sensor GP2D12 belum mendeteksi ada nya orang pada jarak <50 cm.

Pada saat sensor GP2D12 mendeteksi adanya orang pada jarak <50cm maka akan terukur output sensor tersebut sebesar 1.32V lalu masuk ke op amp non inverting sehingga terukur tegangan output op amp tersebit sebesar 2,64 V. Agar arus yang menuju transistor Q3 tidak merusak maka di beri resistor 10k pada basisnya sehingga terukur tegangan basis sebesar 0.77V sehingga sudah mengaktifkan transistor. Karena transistor Q3 aktiv maka arus akan mengalir dari vcc masuk ke relay dan terus ke kaki collector lalu ke emitter dan menuju ground. Karena relay telah mendapatkan tegagan yang cukup maka coil relay berpindah ke kiri yang mana menyebabkan kedua motor dc berputar karena sensor pir juga ikut mendeteksi orang sehingga berlogika 1(HIGH). Kedua motor dc berputar menandakan jika oaring telah selesai BAB dan otomatis di bersihkan sendiri dan satu motor lagi berfungsi untuk pembersih hadas kecil.

Dariel Triwibawa

Toilet Otomatis

Toilet Otomatis

1. Tujuan <kembali>

2. Alat dan Bahan <kembali>

2.1. Alat : <kembali>

2.2. Bahan : <kembali>

3. Dasar Teori <kembali>

4. Percobaan <kembali>

Tidak ada komentar:

Posting Komentar