APLIKASI ARITMETIK

[MENUJU AKHIR]

 

KONTROL PERANGKAP TIKUS

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Percobaan

5. File Download

1. Tujuan [Kembali]

- Memahami rangkaian perangkat tikus pada proteus

- Mampu menjelaskan prinsip kerja rangkaian aritmatik(full adder)

-  Mengetahui dan memahami prinsip kerja Infrared Sensor

- Mengetahui dan memahami prinsip kerja Vibration Sensor 

- Mengetahui dan memahami prinsip kerja Sound Sensor

- Mengetahui dan memahami prinsip kerja Gas Sensor 

 

2. Alat dan Bahan [Kembali]

A.Alat

1. BATERAI

         2. DC Voltmeter

 

3. power supply

2. Bahan

1. Resistor

2. RELAY 

3. TRANSISTOR

4. DIODE

5. Full Adder 74LS83

              

6. LED

                         

7. Switch

                        

       

8. infrared sensor

9. Vibration sensor

10. Gas Sensor (MQ2)

 

11. Sound Sensor

 

12. Buzzer

 

 

13. Ground

   

14. MOTOR

3. Dasar Teori [Kembali]

1. infrared Sensor

    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. Sensor infrared memiliki simbol seperti gambar di bawah ini :

 

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 

Grafik Respon Sensor Infrared

 

Gambar 4. 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.

2. Vibration Sensor

Sensor getaran adalah suatu alat yang berfungsi untuk mendeteksi adanya getaran dan akan diubah dalam ke dalam sinyal listrik. Sensor ini disebut juga cassing measurement. Sensor yang digunakan adalah sensor seismic transduser, yaitu sensor yang digunakan untuk mengukur kecepatan dan percepatan

5. 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 membran sensor yang menyebabkan bergeraknya membran sensor yang juga terdapat sebuah kumparan kecil di balik membran tadi naik & turun. Oleh karena kumparan tersebut sebenarnya adalah ibarat sebuah pisau berlubang-lubang, maka pada saat ia bergerak naik-turun, ia juga telah membuat gelombng magnet yang mengalir melewatinya terpotong-potong. Kecepatan gerak kumparan menentukan kuat-lemahnya gelombang listrik yang dihasilkannya. Sensor suara adalah sensor yang cara kerjanya merubah besaran suara menjadi besaran listrik, dan dipasaran sudah begitu luas penggunaannya. Komponen yang termasuk dalam Sensor suara yaitu electric condenser microphone atau mic kondenser.

Prinsip kerja : 

Sensor suara adalah sensor yang cara kerjanya yaitu merubah besaran suara menjadi besaran listrik. Sinyal yang masuk akan di olah sehingga akan menghasilkan satu kondisi yaitu kondisi 1 atau 0. Sensor suara banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari, Contoh Pengaplikasian sensor ini adalah yang bekerja pada system 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 kedalam komponen.

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

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

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

Grafik respon sensor:

6. MQ2 Sensor

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

7. Baterai

Baterai merupakan sebuah alat yang mengubah energi kimia yang tersimpan menjadi energi listrik. Pada percobaan kali ini, baterai berfungsi sebagai sumber daya.

8.Resistor

 Resistor atau hambatan yaitu salah satu komponen elektronika yang punya nilai hambatan tertentu, dimana hambatan ini akan menghambat arus listrik yang mengalir melaluinya. Sebuah resistor biasanya terbuat dari bahan campuran Carbon. Tapi, gak sedikit juga resistor yang terbuat dari kawat nikrom, sebuah kawat yang punya resistansi yang cukup tinggi dan tahan pada arus kuat. Contohnya, penggunaan kawat nikrom bisa dilihat pada elemen pemanas setrika. Kalo elemen pemanas tersebut dibuka, maka ada seutas kawat spiral yang biasa disebut dengan kawat nikrom. Satuan Resistor yaiti Ohm (Ω) yang merupakan satuan SI buat Resistansi listrik.

 

    Ada beberapa fungsi dari Resistor, yaitu:

 

·         Fungsi resistor yaitu buat membatasi arus listrik yang mengalir.

·     Fungsi resistor buat aplikasi DC yang membutuhkan keakuratan yang sangat tinggi. Contoh, aplikasi penggunaan resistor ini yaitu DC Measuring equipment, dan reference gulators buat voltage regulator dan decoding Network.

·    Fungsi resistor sebagai standart didalam verifikasi keakuratan dari suatu alat ukur resistive.

·         Fungsi resistor buat pengatur tegangan output pada power supplay.

·     Fungsi resistor buat aplikasi power, karena membutuhkan frekuensi respon yang baik, daya yang tinggi dan nilai yang lebih besar dari pada power wirewound resistor.

·         Fungsi resistor pembagi tegangan.

     Ada beberapa karakteristik utama pada sebuah resistor, yaitu sebagai berikut

·         Resistanti terhadap daya listrik yang dapat boros

·         Koefisien suhu, desah listrik, dan induktansi.

·         Resistor bersifat resistif.

·         Terbuat dari bahan karbon

Resistor mempunyai nilai resistansi (tahanan) tertentu yang dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin dimana nilai tegangan terhadap resistansi tersebut berbanding lurus dengan arus yang mengalir, berdasarkan persamaan Hukum OHM :

Dimana V adalah tegangan,  I adalah kuat arus, dan R adalah Hambatan.

Di dalam resistor, terdapat ketentuan untuk membaca nilai resistor yang diwakili dengan kode warna dengan ketentuan di bawah ini :

Sebagian besar resistor yang kita lihat memiliki empat pita berwarna . Oleh karena itu ada cara membacanya seperti ketentuan dibawah ini :

1. Dua pita pertama dan kedua menentukan nilai dari resistansi

2. Pita ketiga menentukan faktor pengali, yang akan memberikan nilai resistansi.

3. Dan terakhir, pita keempat menentukan nilai toleransi.

Rumus Resistor:

Seri : R_total = R₁ + R₂ + R₃ + ….. + R_n

Dimana :
Rtotal = Total Nilai Resistor
R₁ = Resistor ke-1
R₂ = Resistor ke-2
R₃ = Resistor ke-3
R_n = Resistor ke-n

Paralel: 1/R_total = 1/R₁ + 1/R₂ + 1/R₃ + ….. + 1/R_n

Dimana :
R_total = Total Nilai Resistor
R₁ = Resistor ke-1
R₂ = Resistor ke-2
R₃ = Resistor ke-3
R_n = Resistor ke-n

 9. 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.Dioda memiliki simbol sebagai berikut :

Gambar Simbol 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).

A. Kondisi 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. Elektron-elektron tersebut akan menempati suatu tempat di sisi p yang disebut dengan holes. Pergerakan elektron-elektron tersebut akan meninggalkan ion positif di sisi n, dan holes yang terisi dengan elektron akan menimbulkan ion negatif di sisi p. Ion-ion tidak bergerak ini akan membentuk medan listrik statis yang menjadi penghalang pergerakan elektron pada dioda.

B. Kondisi tegangan positif (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. Hilangnya penghalang-penghalang tersebut akan memungkinkan pergerakan elektron di dalam dioda, sehingga arus listrik dapat mengalir seperti pada rangkaian tertutup.

C. Kondisi tegangan negatif (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. Pemberian tegangan negatif akan membuat ion-ion negatif tertarik ke sisi katoda (n-type) yang diberi tegangan positif, dan ion-ion positif tertarik ke sisi anoda (p-type) yang diberi tegangan negatif. Pergerakan ion-ion tersebut searah dengan medan listrik statis yang menghalangi pergerakan elektron, sehingga penghalang tersebut akan semakin tebal oleh ion-ion. Akibatnya, listrik tidak dapat mengalir melalui dioda dan rangkaian diibaratkan menjadi rangkaian terbuka.

Rumus

10. Transistor NPN

Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, di mana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya. Kapasitor NPN memiliki simbol seperti gambar di bawah ini:

Simbol Transistor NPN BC547

Terdapat rumus rumus dalam mencari transistor seperti rumus di bawah ini:

Rumus dari Transitor adalah :

h_FE = iC/iB

dimana, iC = perubahan arus kolektor 

iB = perubahan arus basis 

h_FE = arus yang dicapai

Rumus dari Transitor adalah :

Karakteristik Input

Transistor adalah komponen aktif yang menggunakan aliran electron sebagai prinsip kerjanya didalam bahan. Sebuah transistor memiliki tiga daerah doped yaitu daerah emitter, daerah basis dan daerah disebut kolektor. Transistor ada dua jenis yaitu NPN dan PNP. Transistor memiliki dua sambungan: satu antara emitter dan basis, dan yang lain antara kolektor dan basis. Karena itu, sebuah transistor seperti dua buah dioda yang saling bertolak belakang yaitu dioda emitter-basis, atau disingkat dengan emitter dioda dan dioda kolektor-basis, atau disingkat dengan dioda kolektor.

Bagian emitter-basis dari transistor merupakan dioda, maka apabila dioda emitter-basis dibias maju maka kita mengharapkan akan melihat grafik arus terhadap tegangan dioda biasa. Saat tegangan dioda emitter-basis lebih kecil dari potensial barriernya, maka arus basis (Ib) akan kecil. Ketika tegangan dioda melebihi potensial barriernya, arus basis (Ib) akan naik secara cepat.

 Karakteristik Output

Sebuah transistor memiliki empat daerah operasi yang berbeda yaitu daerah aktif, daerah saturasi, daerah cutoff, dan daerah breakdown. Jika transistor digunakan sebagai penguat, transistor bekerja pada daerah aktif. Jika transistor digunakan pada rangkaian digital, transistor biasanya beroperasi pada daerah saturasi dan cutoff. Daerah breakdown biasanya dihindari karena resiko transistor menjadi hancur terlalu besar.

Gelombang I/O Transistor

 Pemberian bias 

        Ada beberapa macam rangkaian pemberian bias, yaitu: 

 1. Fixed bias yaitu, arus bias IB didapat dari VCC yang dihubungkan ke kaki B melewati tahanan R seperti gambar 58. Karakteristik Output.

2.Self Bias adalah arus input didapatkan dari pemberian tegangan input VBB seperti gambar 60.

11. Relay

Relay merupakan komponen elektronika berupa saklar atau switch elektrik yang dioperasikan secara listrik dan terdiri dari 2 bagian utama yaitu Elektromagnet (coil) dan mekanikal (seperangkat kontak Saklar/Switch). Komponen elektronika ini menggunakan prinsip elektromagnetik untuk menggerakan saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Berikut adalah simbol dari komponen relay.

Fungsi Relay

Seperti yang telah di jelaskan tadi bahwa relay memiliki fungsi sebagai saklar elektrik, namun jika di aplikasikan ke dalam rangkaian elektronika, relay memiliki beberapa fungsi yang cukup unik. Berikut beberapa fungsi saat di aplikasikan ke dalam sebuah rangkaian elektronika.

1. Mengendalikan sirkuit tegangan tinggi dengan menggunakan bantuan signal tegangan rendah.

2.     Menjalankan logic function atau fungsi logika.

3.     Memberikan time delay function atau fungsi penundaan waktu.

4.     Melindungi motor atau komponen lainnya dari korsleting atau kelebihan tegangan.

Cara Kerja Relay

Setelah mengetahui pengertian serta fungsi dari relay, anda juga harus mengetahui cara kerja atau prinsip kerja dari relay. Namun sebelumnya anda perlu mengetahui bahwa pada sebuah relay terdapat 4 bagian penting yaitu electromagnet (coil), Armature, Switch Contact Point (saklar) dan spring. Untuk lebih jelasnya silahkan lihat gambar di bawah ini

12. 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. Tegangan operasional buzzer yang umumnya berkisar 3-12 V.

Cara Kerja Buzzer

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

 13. IC 7483

   IC 7483 adalah sebuah rangkaian logika digital yang disebut sebagai "4-bit binary full adder dengan mode Carry Look-Ahead (CLA)" dalam bahasa Inggris. IC ini berfungsi sebagai penjumlah biner 4-bit dengan menggunakan metode carry look-ahead, yang memungkinkan penjumlahan cepat dan efisien dari dua angka biner 4-bit.

Here, you can see the truth table of IC 7482

 

4. Percobaan [Kembali]

a. Langkah-langkah Kerja

• Siapkan segala komponen yang di butuhkan
• Susun rangkaian sesuai panduan
  
• Sambungkan rangkaian dengan baterai untuk sumber tenaga
• Hidupkan rangkaian
• Apabila tidak terjadi eror, maka rangkaian selesai dibuat.
  

b. Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja

Rangkaian Simulasi:

Prinsip Kerja:

- Sensor Infrared (diletakkan di dinding bagian atas perangkap)

    Ketika sensor mendeteksi adanya tikus, maka sensor akan berlogika satu. Kemudian sensor akan mengalirkan arus Vcc yang masuk ke sensor sebesar +7v dan mengalir menuju kaki A1 IC 7483 dimana ini adalah full adder. Jadi disini akan terjadi penjumlahan full adder sesuai dengan tabel kebenaran. Dimana ketika A1 bernilai 1, maka akan menghasilkan nilai S1 yaitu 1 jika dijumlahkan dengan B1 yang bernilai 0. kemudian arus akan mengalir ke resistor sebesar 1k dan masuk ke kaki basis dengan tegangan +0,78v. Transistor aktif dan arus mengalir dari sumber vcc sebesar 12v ke dioda dan diteruskan ke relay. karna relay telah aktif, maka switch akan berpindah dan arus mengalir ke batrai kemudian arus mengalir ke dua cabang yaitu ke motor yang akan membuat tuas menutup pintu dan lampu led sebagai indikator berjalannya motor.

- Sensor Vibration (diletakkan di dekat dinding perangkap)

    Ketika sensor mendeteksi gerakan tikus, maka sensor akan berlogika satu. Kemudian sensor akan mengalirkan arus Vcc yang masuk ke sensor sebesar +7v dan mengalir menuju kaki A2 IC 7483 dimana ini adalah full adder. Jadi disini akan terjadi penjumlahan full adder sesuai dengan tabel kebenaran. Dimana ketika A2 bernilai 1, maka akan menghasilkan nilai S2 yaitu 1 jika dijumlahkan dengan B2 yang bernilai 0. kemudian arus akan mengalir ke resistor sebesar 1k dan masuk ke kaki basis dengan tegangan +0,78v. Transistor aktif dan arus mengalir dari sumber vcc sebesar 12v ke dioda dan diteruskan ke relay. karna relay telah aktif, maka switch akan berpindah dan arus mengalir ke batrai kemudian arus mengalir ke dua cabang yaitu ke motor yang akan melepas jaring perangkap tikus dan lampu led sebagai indikator berjalannya motor.

- Sensor Sound (diletakkan di dekat perangkap)

    Ketika sensor mendeteksi suara tikus, maka sensor akan berlogika satu. Kemudian sensor akan mengalirkan arus Vcc yang masuk ke sensor sebesar +7v dan mengalir menuju kaki A3 IC 7483 dimana ini adalah full adder. Jadi disini akan terjadi penjumlahan full adder sesuai dengan tabel kebenaran. Dimana ketika A3 bernilai 1, maka akan menghasilkan nilai S3 yaitu 1 jika dijumlahkan dengan B3 yang bernilai 0. kemudian arus akan mengalir ke resistor sebesar 1k dan masuk ke kaki basis dengan tegangan +0,78v. Transistor aktif dan arus mengalir dari sumber vcc sebesar 12v ke dioda dan diteruskan ke relay. karna relay telah aktif, maka switch akan berpindah dan arus mengalir ke batrai kemudian arus mengalir ke dua cabang yaitu ke motor yang akan mengaktifkan semprotan gas dan lampu led sebagai indikator berjalannya motor.

- Sensor Gas (diletakkan di dekat pintu jebakan)

     Ketika sensor mendeteksi gas beracun, maka sensor akan berlogika satu. Kemudian sensor akan mengalirkan arus Vcc yang masuk ke sensor sebesar +7v dan mengalir menuju kaki A4 IC 7483 dimana ini adalah full adder. Jadi disini akan terjadi penjumlahan full adder sesuai dengan tabel kebenaran. Dimana ketika A4 bernilai 1, maka akan menghasilkan nilai S4 yaitu 1 jika dijumlahkan dengan B4 yang bernilai 0. kemudian arus akan mengalir ke resistor sebesar 1k dan masuk ke kaki basis dengan tegangan +0,78v. Transistor aktif dan arus mengalir dari sumber vcc sebesar 12v ke dioda dan diteruskan ke relay. karna relay telah aktif, maka switch akan berpindah dan arus mengalir ke batrai kemudian arus mengalir ke resistor dan mengaktifkan buzzer yang akan berbunyi sebagai alarm penanda tikus berhasil ditangkap.

c. Video 

1. Video Merangkai Rangkaian

2. Video Simulasi Rangkaian

                     

5. File Download [Kembali]

Datasheet Vibration Sensor disini

Datasheet Infrared Sensor disini

Datasheet Sound Sensor disini

Datasheet MQ2 Sensor disini

Download File Library Sound Sensor klik disini  

Download File Library VibrationSensor klik disini 

Download File Library Gas Sensor klik disini 

Download File Library Infrared Sensor klik disini    

Datasheet IC 7483 disini

Datasheet Buzzer disini 

Datasheet Battery disini

Datasheet Diode disini

Datasheet Ground disini

Datasheet Motor DC  disini

Datasheet Power Supply disini

Datasheet relay disini

Datasheet resistor disini

Datasheet transistor disini

Datasheet Rangkaian disini

Download html disini

Download Simulasi rangkaian disini

Datasheet Video Rangkaian disini

[MENUJU AWAL]