Aplikasi Flip Flop

[MENUJU AKHIR]

KONTROL KEAMANAN RUMAH POHON

DAFTAR ISI

1. Tujuan [Kembali]

Untuk memahami bagaimana sistem digital bekerja
Untuk memahami bagaimana prinsip kerja rangkaian kontrol Keamanan Rumah Pohon

2. Alat dan Bahan [Kembali]

Alat:

- Power Supply

- Voltmeter

- Motor DC

Bahan:

- Resistor

- Transistor

- Sensor Load Cell

Load Cell

(model 1263)

- Sensor MQ2

- Sensor PIR

Vibration Sensor

- Relay

- LED-RED

- Buzzer

-D flip flop (7474)

- Jk flip flop (24LS112)

3. Dasar Teori [Kembali]

- Potensiometer

Berfungsi untuk mengatur tegangan dengan menaikan atau menurunkan resistansi.

- NOT Gate

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

- Potensiometer

Pada dasarnya bagian-bagian penting dalam Komponen Potensiometer adalah :

· Penyapu atau disebut juga dengan Wiper

· Element Resistif

· Terminal

Jenis-jenis Potensiometer

1. Potensiometer Slider, yaitu Potensiometer yang nilai resistansinya dapat diatur dengan cara menggeserkan Wiper-nya dari kiri ke kanan atau dari bawah ke atas sesuai dengan pemasangannya. Biasanya menggunakan Ibu Jari untuk menggeser wiper-nya.

2. Potensiometer Rotary, yaitu Potensiometer yang nilai resistansinya dapat diatur dengan cara memutarkan Wiper-nya sepanjang lintasan yang melingkar. Biasanya menggunakan Ibu Jari untuk memutar wiper tersebut. Oleh karena itu, Potensiometer Rotary sering disebut juga dengan Thumbwheel Potentiometer.

3. Potensiometer Trimmer, yaitu Potensiometer yang bentuknya kecil dan harus menggunakan alat khusus seperti Obeng (screwdriver) untuk memutarnya. Potensiometer Trimmer ini biasanya dipasangkan di PCB dan jarang dilakukan pengaturannya.

Fungsi-fungsi Potensiometer

· Sebagai pengatur Volume pada berbagai peralatan Audio/Video seperti Amplifier, Tape Mobil, DVD Player.

· Sebagai Pengatur Tegangan pada Rangkaian Power Supply

· Sebagai Pembagi Tegangan

· Aplikasi Switch TRIAC

· Digunakan sebagai Joystick pada Tranduser

· Sebagai Pengendali Level Sinyal

- Encoder adalah kebalikan dari decoder, encoder 10 line (desimal) ke BCD 74147 adalah sebuah chip IC yang berfungsi untuk mengokdekan 10 line jalur input (desimal) menjadi data dalam bentuk BCD (Binary Coded decimal). IC encoder 74147 merupakan encoder data desimal menjadi data BCD dengan input aktif LOW dan output 4 bit BCD aktif LOW. Encoder desimal ke BCD ini sering kita perlukan pada saat perancangan suatu perangkat digital dan kita mengalami kekurangan port atau jalut untuk input saklarnya. IC encoder 74147 merupakan IC dalam keluarga TTL yang bekerja dengan tegangan sumber + 5 volt DC. Konfigurasi pin dan tabel kebenaran dari encoder TTL 10 line (desimal) ke BCD IC 74147 dapat dilihat pada gambar berikut. Konfigurasi Pin Dan Tabel Kebenaran Encoder 74147

Konfigurasi pin dan tabel kebenaran encoder 74147 diatas diambil dari datasheet IC 74147. IC 74147 memiliki 16 pin dengan kemasan IC DIP. Encoder IC 74147 memiliki 9 jalur input desimal 1 sampai 9 aktif LOW dan 4 jalur output BCD aktif LOW. Tegangan sumber untuk IC 74147 diberikan melalui pin Vcc (+5 volt DC) dan pin GND (ground). Input pada encoder IC 74147 ini di simbolkan dengan input 1 sampai 9 dan jalur output BCD 4 bit disimbolkan dengan Q0 sampai Q3. Pada tabel kebenaran encoder IC 74147 terdiri dari data jalur input 9 line (1 – 9) aktif LOW, 4 bit output (Q0, Q1, Q2, Q3) BCD aktif LOW dan nilai logika negatif BCD. Kode H (HIGH) mereprentasikan kondisi logika 1 (HIGH), L merepresentasikan logika 0 (LOW) dan kode X adalah don’t care yaitu tidak berpengaruh terhadap proses encoding data desimal ke BCD IC Encoder 74147.

- 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).

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.
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.

IC 7447 biasanya dipasangkan dengan 7 segment common anode. Hal ini dikarenakan output untuk IC 7447 berlogika low.

- Sensor Sound

Sensor pendeteksi suara bekerja mirip dengan Telinga kita, memiliki diafragma yang mengubah getaran menjadi sinyal. Namun, yang berbeda adalah sensor suara terdiri dari mikrofon kapasitif internal, detektor puncak, dan amplifier (LM386, LM393, dll.) Yang sangat sensitif terhadap suara.

Dengan komponen-komponen ini, memungkinkan sensor untuk bekerja:

1. Gelombang suara merambat melalui molekul udara
2. Gelombang suara seperti itu menyebabkan diafragma di mikrofon bergetar, yang mengakibatkan perubahan kapasitansi
3. Perubahan kapasitansi kemudian diperkuat dan didigitalkan untuk pemrosesan intensitas suara

- Sensor MQ-2

Karakteristik sensor gas MQ2 yaitu:

1. Catu daya pemanas : 5V AC/DC

2. Catu daya rangkaian : 5VDC

3. Range pengukuran : 200 - 5000ppm untuk LPG, propane 300 - 5000ppm untuk butane 5000 - 20000ppm untuk methane 300 - 5000ppm untuk Hidrogen

4. Keluaran : analog (perubahan tegangan)

Sensor jenis ini adalah alat yang digunakan 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 ini sangat cocok di gunakan untuk alat emergensi sebagai deteksi gas-gas, seperti deteksi kebocoran gas, deteksi asap untuk pencegahan kebakaran dan lain lain.

- Sensor PIR

Sensor PIR atau disebut juga dengan Passive Infra Red merupakan sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah dari suatu object.

Konfigurasi Pin :

Konfigurasi PIN

Spesifikasi :

1. Vin : DC 5V 9V.

2. Radius : 180 derajat.

3. Jarak deteksi : 5 7 meter.

4. Output : Digital TTL.

5. Memiliki setting sensitivitas.

6. Memiliki setting time delay.

7. Dimensi : 3,2 cm x 2,4 cm x 2,3 cm.

8. Berat : 10 gr.

Grafik Respon :

- Sensor Load Cell

Load Cell adalah alat electromekanik yang biasa disebut Transducer, yaitu gaya yang bekerja berdasarkan prinsip deformasi sebuah material akibat adanya tegangan mekanis yang bekerja, kemudian merubah gaya mekanik menjadi sinyal listrik.

Simbol load cell di proteus:

Respon sesnor:

- Resistor

Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian. Fungsi resistor yang bersifat resistif merupakan salah satu komponen kategori pasif dalam elektronika. Satuan resistansi resistor disebut Ohm yang dilambangkan dengan simbol Omega (𝛀). Hukum Ohm mengatakan bahwa resistansi berbanding terbalik dengan jumlah arus yang mengalir melaluinya.

Rumus Hukum Ohm

Simbol Resistor

Cara menghitung nilai resistansi resistor dengan gelang warna:
1. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang pertama
2. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang kedua
3. Masukkan 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)

-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.

Pada dasarnya, Relay terdiri dari 4 komponen dasar yaitu :
Electromagnet (Coil)
Armature
Switch Contact Point (Saklar)
Spring

Kontak Poin (Contact Point) Relay terdiri dari 2 jenis yaitu :
Normally Close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi CLOSE (tertutup)
Normally Open (NO) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi OPEN (terbuka)

Sebuah Besi (Iron Core) yang dililit oleh sebuah kumparan Coil yang berfungsi untuk mengendalikan Besi tersebut. Apabila Kumparan Coil diberikan arus listrik, maka akan timbul gaya Elektromagnet yang kemudian menarik Armature untuk berpindah dari Posisi sebelumnya (NC) ke posisi baru (NO) sehingga menjadi Saklar yang dapat menghantarkan arus listrik di posisi barunya (NO). Posisi dimana Armature tersebut berada sebelumnya (NC) akan menjadi OPEN atau tidak terhubung. Pada saat tidak dialiri arus listrik, Armature akan kembali lagi ke posisi Awal (NC). Coil yang digunakan oleh Relay untuk menarik Contact Poin ke Posisi Close pada umumnya hanya membutuhkan arus listrik yang relatif kecil.

Beberapa fungsi Relay yang telah umum diaplikasikan kedalam peralatan Elektronika diantaranya adalah :
Relay digunakan untuk menjalankan Fungsi Logika (Logic Function)
Relay digunakan untuk memberikan Fungsi penundaan waktu (Time Delay Function)
Relay digunakan untuk mengendalikan Sirkuit Tegangan tinggi dengan bantuan dari Signal Tegangan rendah.
Ada juga Relay yang berfungsi untuk melindungi Motor ataupun komponen lainnya dari kelebihan Tegangan ataupun hubung singkat (Short).

- Transistor

Transistor merupakan salah satu Komponen Elektronika Aktif yang paling sering digunakan dalam rangkaian Elektronika, baik rangkaian Elektronika yang paling sederhana maupun rangkaian Elektronika yang rumit dan kompleks. Transistor pada umumnya terbuat dari bahan semikonduktor seperti Germanium, Silikon, dan Gallium Arsenide. Secara umum, Transistor dapat dibagi menjadi 2 kelompok Jenis yaitu Transistor Bipolar (BJT) dan Field Effect Transistor (FET).

Fungsi-fungsi Transistor diantaranya adalah :
sebagai Penyearah,
sebagai Penguat tegangan dan daya,
sebagai Stabilisasi tegangan,
sebagai Mixer,
sebagai Osilator
sebagai Switch (Pemutus dan Penyambung Sirkuit)

Transistor adalah Komponen Elektronika yang terdiri dari 3 Lapisan Semikonduktor dan memiliki 3 Terminal (kaki) yaitu Terminal Emitor yang disingkat dengan huruf “E”, Terminal Base (Basis) yang disingkat dengan huruf “B” serta Terminal Collector/Kolektor yang disingkat dengan huruf “C”. Berdasarkan strukturnya, Transistor sebenarnya merupakan gabungan dari sambungan 2 dioda. Dari gabungan tersebut , Transistor kemudian dibagi menjadi 2 tipe yaitu Transistor tipe NPN dan Transistor tipe PNP yang disebut juga dengan Transistor Bipolar. Dikatakan Bipolar karena memiliki 2 polaritas dalam membawa arus listrik.
NPN merupakan singkatan dari Negatif-Positif-Negatif sedangkan PNP adalah singkatan dari Positif-Negatif-Positif.

-D Flip-flop

merupakan salah satu jenis Flip-flop yang dibangun dengan menggunakan Flip-flop RS. Perbedaan dengan Flip-flop RS terletak pada inputan R, pada D Flip-flop inputan R terlebih dahulu diberi gerbang NOT.

Konfigurasi D flip flop IC 7474:

Rangkaian dasar D flip flop dan truth table:

-J-K flip flop (74LS112)

JK flip-flop merupakan flip flop yang dibangun berdasarkan pengembangan dari RS flip-flop. JK flip-flop sering diaplikasikan sebagai komponen dasar suatu counter atau pencacah naik (up counter) ataupun pencacah turun (down counter). JK flip flop dalam penyebutanya di dunia digital sering di tulis dengan simbol JK -FF. Dalam artikel yang sedikit ini akan diuraikan cara membangun sebuah JK flip-flop.

Rangkaian Dasar JK Flip-Flop

Gambar rangkaian diatas memperlihatkan salah satu cara untuk membangun sebuah flip-flop JK, J dan K disebut masukan pengendali karena menentukan apa yang dilakukan oleh flip-flop pada saat suatu pinggiran pulsa positif diberikan. Rangkaian RC mempunyai tetapan waktu yang sangat pendek, hal ini mengubah pulsa lonceng segiempat menjadi impuls sempit. Pada saat J dan K keduanya 0, Q tetap pada nilai terakhirnya. Pada saat J rendah dan K tinggi, gerbang atas tertutup, maka tidak terdapat kemungkinan untuk mengeset flip-flop. Pada saat Q adalah tinggi, gerbang bawah melewatkan pemicu reset segera setelah pinggiran pulsa lonceng positif berikutnya tiba. Hal ini mendorong Q menjadi rendah . Oleh karenanya J = 0 dan K=1 berarti bahwa pinggiran pulsa lonceng positif berikutnya akan mereset flip-flopnya. Pada saat J tinggi dan K rendah, gerbang bawah tertutup dan pada saat J dan K keduanya tinggi, kita dapat mengeset atau mereset flip-flopnya. Untuk lebih jelasnya daat dilihat pada tabel kebenaran JK flip-flop berikut.

Read more at: https://elektronika-dasar.web.id/jk-flip-flop/
Copyright © Elektronika Dasar

Pada saat J rendah dan K tinggi, gerbang atas tertutup, maka tidak terdapat kemungkinan untuk mengeset flip-flop. Pada saat Q adalah tinggi, gerbang bawah melewatkan pemicu reset segera setelah pinggiran pulsa lonceng positif berikutnya tiba. Hal ini mendorong Q menjadi rendah . Oleh karenanya J = 0 dan K=1 berarti bahwa pinggiran pulsa lonceng positif berikutnya akan mereset flip-flopnya. Pada saat J tinggi dan K rendah, gerbang bawah tertutup dan pada saat J dan K keduanya tinggi, kita dapat mengeset atau mereset flip-flopnya.

Untuk lebih jelasnya daat dilihat pada tabel kebenaran JK flip-flop berikut.

4. Percobaan [Kembali]

4.1. Prosedur Percobaan [Kembali]

1. Buka aplikasi proteus

2. Siapkan alat dan bahan pada library proteus, pada rangkaian ini yaitu berupa resistor, baterai, transistor NPN, DC voltmeter, JK Flipflop, BCD Decoder, 7-Segment, gerbang OR, gerbang NOR, inverter, kapasitor, induktor, relay, lampu, opamp, ground, motor DC, sensor PIR, sensor GP2D120, sensor IR Proximity, LED, dan motor.

3. Rangkai setiap alat dan bahan agar membentuk rangkaian yang diinginkan.

4. Ubah spesifikasi komponen sesuai kebutuhan

5. Jalankan simulasi rangkaian untuk melihat apakah dihasilkan output yang diinginkan, yaitu apakah dapat mengaktifkan relay serta menghidupkan buzzer, led, dan motor.

4.2. Rangkaian Simulasi [Kembali]

4.3. Prinsip Kerja [Kembali]

Sensor PIR

Pada sensor PIR digunakan untuk mendeteksi orang didekat pohon. Jika sensor PIR mendeteksi adanya orang atau logic state berlogika 1 maka akan keluar output tegangan dari sensor. Diumpankan menjadi input pada D flip flop.Sesuai table truth D flip flop maka output nya akan menjadi 1 . Berarti ada tegangan dan diumpankan ke resistor sebesar 10k ohm, dan meghasilkan tegangan sebesar 0.79V pada kaki VBE, yang mana itu cukup untuk mengaktifkan transistor. Sehingga mengalir arus dari power supplay menuju relay, lalu ke kaki kolektor menuju kaki kolektor dan ke ground. Karena ada arus yang mengalir sehingga relay berpindah kekiri dan menggerakkan motor untuk membuka pintu.

Sensor LOADCELL

Lalu, ada LOADCELL sensor yang digunakan untuk mendeteksi beban pada lift. Jika nilai yang terbaca pada loadcell besa dari 85, untuk saat ini adalah 86, yang mana pada tegangannya yaitu sebesar 0.0207V dan diumpankan kekaki non-inverting amplifier dan diberi penguatan sebanyak 15 kali (R15/18 * Vin) dan menghasilkan output 0,36V. Lalu, diumpankan lagi ke kaki non-inverting detektor. Dimana pada rangkaian detektor non-inverting terdapat tegangan referensi yang dapat diatur menggunakan potensiometer dgn maksimal tegangan sebesar 1V. Cara mencari nilai tegangan referensi, persentase potensiometer yang dipakai dikali maksimal tegangan referensi, akan didapatkan (35%x1=0,35V). Kemudian, di rangkaian detektor non inverting, terdapat tegangan saturasi yang dimana ketika tegangan input >= tegangan referensi maka output yg dihasilkan adalah +Vsat, namun apabila tegangan input kecil dari tegangan referensi maka outputnya -Vsat. didapat dgn rumus (+-vsat= +-vs+-2) sehingga yang kita dapatkan pada rangkaian ini, krna tegangan input>= tegangan referensi, kita dapatkan +vsat sebesar 13,8V. Lalu diumpankan ke resistor sebesar 10k dan menghasilkan tegangan sebesar 0,87V. Yang mana cukup untuk mengaktifkan transistor, sehingga mengalir arus dari power supplay menuju relay, menuju kaki kolektor, lalu kaki emitor dan ground. Karena ada arus yang mengalir, maka relay berpindah ke kiri dan arus mengalir dari batrai menuju motor untuk membuka pin dan juga alarm penanda bahwa kapasitas beban lift sudah melebihi batas.

Sensor Vibration

Selanjutnya ada sensor Vibration yang digunankan untuk mendeteksi adanya gempa. Jika terjadi gempa maka output sensor vibration yang berupa tegangan akan masuk ke input A demultiplexer dan pada input A ic demux 4556 adalah E=0, B=0, A=1. Yang mana sesuai dengan truth table akan menghasilkan keluaran 1101, pada kaki Q1 =0, karena outputnya aktif LOW, maka diumpankan ke ic NOT sehingga outputnya menjadi 1 dan diumpankan ke resistor 10k ohm sehingga pada kaki VBE terbaca tegangan sebesar 0,79V yang mana cukup untuk mengaktifkan transistor. Sehingga arus mengalir dari power supply, menuju relay, lalu kek kaki kolektor, kaki emitor dan ground. Karena adanya arus yang mengalir, maka relay akan berpindah ke kiri dan mengaliri arus ke batrai dan alarm sebagai penanda gempa pemberitahuan.

Sensor Gas MQ-2

Sensor gas MQ-2 digunakan untuk mendeteksi adanya asap dalam rumah pohon. Jika terdapat asap yang ditandai denga logic state berlogika 1, maka akan keluar output berupa tegangan menuju input B pada ic 4556. Sehingga input yang masuk adalah E=0, B=1, A=0 akan menghasilkan output 1011, pada kaki Q2=0, karena outputnya aktif LOW, maka diumpankan ke ic NOT sehingga outputnya menjadi 1 dan diumpankan ke resistor 10k ohm sehingga pada kaki VBE terbaca tegangan sebesar 0,79V yang mana cukup untuk mengaktifkan transistor. Sehingga arus mengalir dari power supply, menuju relay, lalu kek kaki kolektor, kaki emitor dan ground. Karena adanya arus yang mengalir, maka relay akan berpindah ke kiri dan mengaliri arus ke batrai dan motor sebagai penghisap asap.

Jika kedua sensor tidak menyala, maka input pada demux adalah E=0, B=0, A=0 yang mana akan menghasilkan output 0111, pada Q0= 0, karena outputnya aktif LOW, maka diumpankan ke ic NOT sehingga outputnya menjadi 1 dan diumpankan ke resistor 220 ohm lalu ke LED green, yang mana menandakan tidak ada bencana atau kondisi aman. Namun, jika kedua sensor menyala, maka input pada demux adalah E=0, B=1, A=1 maka outpunya adalah 0111, pada Q3=0, karena outputnya aktif LOW, maka diumpankan ke ic NOT sehingga outputnya menjadi 1 dan diumpankan ke resistor 10k ohm sehingga pada kaki VBE terbaca tegangan sebesar 0,79V yang mana cukup untuk mengaktifkan transistor. Sehingga arus mengalir dari power supply, menuju relay, lalu kek kaki kolektor, kaki emitor dan ground. Karena adanya arus yang mengalir, maka relay akan berpindah ke kiri dan mengaliri arus ke baterai dan alarm sebagai penanda bencana dan juga LED red sebagai indikator bahaya

5. Video [Kembali]

6. Link Download [Kembali]

[MENUJU AWAL]

Cari Blog Ini

Muhammad Afif Arib