MODUL 4
MODUL 4
1. Pendahuluan [Kembali]
Ruang parkir yang sempit di garasi sering menimbulkan kesulitan bagi pengemudi ketika memposisikan kendaraan. Jarak pandang yang terbatas saat maju atau mundur membuat kendaraan berisiko menabrak dinding atau objek di sekitar garasi. Risiko ini dapat menyebabkan kerusakan kendaraan dan bangunan. Diperlukan sebuah sistem yang mampu memberikan peringatan otomatis agar proses parkir lebih aman.
Perkembangan teknologi sensor memungkinkan dibuatnya sistem peringatan parkir yang bekerja secara otomatis tanpa memerlukan peralatan mekanis tambahan. Sensor LDR dapat merespons perubahan intensitas cahaya saat kendaraan mendekat. Sensor infrared dapat mendeteksi jarak kendaraan terhadap dinding atau penghalang di bagian depan maupun belakang. Kombinasi kedua sensor ini dapat menghasilkan informasi yang cukup untuk memberi tahu pengemudi tentang posisi kendaraan.
Proyek ini merancang sebuah sistem peringatan parkir maju dan mundur di garasi menggunakan sensor LDR dan empat modul infrared. Sensor LDR digunakan untuk mendeteksi keberadaan kendaraan saat memasuki area parkir. Sensor infrared ditempatkan di bagian depan dan belakang garasi untuk membaca jarak kendaraan. Sinyal dari sensor diolah dengan rangkaian logika digital yang menggunakan gerbang AND dan OR. Output rangkaian mengaktifkan LED sebagai indikator visual dan buzzer sebagai peringatan ketika kendaraan terlalu dekat dengan dinding.
Sistem ini memberikan panduan jarak secara otomatis sehingga pengemudi dapat menghentikan kendaraan pada posisi yang aman. Desain ini dapat diterapkan pada garasi rumah maupun area parkir kecil yang membutuhkan alat bantu sederhana, efektif, dan mudah dibuat.
2. Tujuan [Kembali]
1. Membuat sistem peringatan parkir sederhana dengan memanfaatkan sensor LDR dan sensor infrared.
2. Mengolah sinyal dari sensor menggunakan rangkaian logika digital untuk menentukan kondisi aman dan berbahaya saat parkir.
3. Menampilkan informasi jarak kendaraan secara visual melalui LED dan memberikan peringatan audio melalui buzzer ketika kendaraan terlalu dekat dengan dinding depan atau belakang.
4. Membantu pengemudi memposisikan kendaraan dengan lebih aman saat maju maupun mundur di area garasi.
3. Alat dan Bahan [Kembali]
1. Adaptor 9V 2A
Sebagai sumber tegangan 5V dengan arus keluaran 2A
2. Connector
Sebagai penghubung antara sumber tegangan ke breadboard
3. Kabel Jumper
Kabel jumber berfungsi untuk menghubungkan antar komponen elektronik
4. Breadboard
Tempat merangkai komponen elektronik tanpa solder
5. IC LM358AN
IC LM358AN berfungsi sebagai penguat operasional yang terdiri dari dua op-amp di dalam satu chip.
6. IC 74LS04N
IC ini berisi 6 gerbang NOT (Inverter). Setiap gerbang membalik sinyal logika. Jika input bernilai HIGH maka output menjadi LOW.
7. 7-Segment Display (Comman Anoda)
Menampilkan level bahaya berupa angka: 1 (Air Pasang), 2 (Waspada), 3 (Bahaya).
8. LED
LED kuning menyala saat kendaraan mulai mendekati halangan. LED merah menyala saat jarak sangat dekat.
9. Buzzer
Bunyinya aktif ketika jarak sudah terlalu dekat. Memberi peringatan suara.
10. Resistor
Menahan arus listrik agar tidak berlebihan pada LED dan IC.
11. Potensiometer
Mengatur sensitivitas pembacaan sensor agar batas jarak bisa disesuaikan..
12. Sensor LDR
Mendeteksi perubahan cahaya dari pantulan kendaraan. Dipakai sebagai pendeteksi jarak sederhana.
13. Sensor Infrared Obstacle Avoidance
Memberikan sinyal digital jika kendaraan berada pada jarak tertentu dari sensor. Dipakai untuk deteksi maju dan mundur di beberapa titik.
14. IC 74LS192
IC 74LS192 adalah Up/Down Synchronous Decade Counter, artinya IC ini bisa menghitung naik atau turun dari 0 sampai 9.
15. LM 2596 Buck Converter
LM2596 Buck Converter berfungsi sebagai penurun tegangan DC. Alat ini mengambil tegangan input yang lebih tinggi lalu menurunkannya menjadi tegangan output yang lebih rendah dengan efisiensi tinggi.
4. Dasar Teori [Kembali]
- Sensor LDR (Light Dependent Resistor)
Sensor LDR bekerja berdasarkan perubahan resistansi yang dipengaruhi intensitas cahaya. Ketika cahaya mengenai permukaan LDR, nilai resistansinya turun. Ketika cahaya berkurang, resistansinya naik. Dalam sistem parkir, LDR digunakan untuk mendeteksi perubahan pantulan cahaya dari kendaraan. Perubahan resistansi diubah menjadi sinyal tegangan sehingga dapat menjadi indikator jarak kendaraan terhadap sensor.
- Sensor Infrared Obstacle Avoidance
Sensor infrared obstacle avoidance bekerja dengan memancarkan sinar infra merah melalui LED IR. Jika ada objek di depan sensor, sinar IR dipantulkan kembali dan diterima oleh photodiode. Sensor menghasilkan sinyal digital HIGH atau LOW sesuai jarak objek. Sensor ini digunakan untuk mendeteksi kendaraan yang mendekat dari depan atau belakang. Sensor IR memberi sinyal cepat dan stabil sehingga cocok untuk sistem parkir.
Resistor adalah komponen Elektronika Pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika (V=I R).
Jenis Resistor yang digunakan disini adalah Fixed Resistor, dimana merupakan resistor dengan nilai tetap terdiri dari film tipis karbon yang diendapkan subtrat isolator kemudian dipotong berbentuk spiral. Keuntungan jenis fixed resistor ini dapat menghasilkan resistor dengan toleransi yang lebih rendah.
Cara menghitung nilai resistor:
Tabel warna
Contoh :
Gelang ke 1 : Coklat = 1
Gelang ke 2 : Hitam = 0
Gelang ke 3 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105
Gelang ke 4 : Perak = Toleransi 10%
Maka nilai resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.
Transistor adalah komponen semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya. 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.
Transistor Bipolar adalah salah satu jenis transistor yang terbentuk dari 2 dioda sehingga memiliki polaritas atau sisi positif dan sisi negatif. Biasanya transistor Bipolar atau disebut dengan BJT (Basis Junction Transistor) memiliki 2 jenis, diantaranya yaitu Transistor PNP dan Transistor NPN. Transistor ini memiliki 3 polaritas yang biasa disebut B (Basis), E (Emiter), C (Collector). Basis berfungsi sebagai base atau tempat berkumpulnya kumpulan aliran arus yang masuk ke transistor, Emiter dan Collector sebagai aliran arus masuk dan keluar.
Lambang Transistor BJT
Sudah jelas seperti gambar di atas bahwa transistor PNP memiliki simbol yang arah panahnya masuk dan sebaliknya untuk NPN arah panah dari emiter mengarah keluar.
Bentuk aliran arus pada sebuah transistor dapat dirumuskan dengan hukum KCL ( Kirchoff Current Law) Atau hukum Kirchoff I, yang dirumuskan sebagai berikut.
Ie = Ic + Ib
Keterangan :
Ie = Arus Emitter
Ic = Arus Collector
Ib = Arus Basis
Pada Transistor BJT nilai arus Ib relatif sangat kecil terhadap Ic, maka Ib ini dapat diabaikan. Sehingga persamaan diatas bisa berubah menjadi
Ie = Ic
Keterangan :
Ie = Arus Emitter
Ic = Arus Collector
Karakteristik input merupakan karakteristik dari tegangan
base dan emitter (VBE) sebagai fungsi arus base (IB) dengan VCE dalam keadaan konstan. Karakteristik ini merupakan karakteristik dari junction emitter-base dengan forward bias atau sama dengan karakteristik diode
pada forward bias. Pada BJT seluruh pembawa muatan akan melewati junction Base-Emittor menuju Collector maka arus pada basis menjadi jauh lebih kecil dari diode
P-N dengan adanya faktor hfe. Penambahan nilai VCE megakibatkan arus IB akan berkurang. Arus IB akan mengalir jika tegangan VBE > 0,7 VKarakteristik output merupakan karakteristik dengan tegangan emitter (VCE) sebagai fungsi arus kolektor (IC) terhadap arus base (IB) yang tetap seperti ditunjukkan pada Gambar 4. Pada saat IB=0, arus IC yang mengalir adalah arus bocor ICB0 (pada umumnya diabaikan), sedangkan pada saat IB ≠ 0 untuk VCE kecil (<< 0,2 V), pembawa muatan di basis tidak efisien dan transistor dikatakan dalam keadaan saturasi dengan IB > IC / hfe . Pada saat VCE diperbesar IC pun naik hingga melewati level tegangan VCE saturasi (0,2 -1 V) hingga transistor bekerja dalam daerah aktif dengan IB = IC / hfe. Pada saat ini kondisi arus IC relatif konstan terhadap variasi tegangan VCE.
Gelombang input dan output transistor
Jenis-jenis transistsor yang digunakan
1. Fixed Bias
Fixed bias pada transistor BJT adalah metode yang sangat sederhana di mana tegangan basis transistor ditetapkan oleh sumber tegangan eksternal melalui sebuah resistor basis (RB). Konfigurasi dasar rangkaian ini melibatkan tegangan suplai (VCC), resistor kolektor (RC), dan resistor basis yang terhubung ke sumber tegangan bias (VBB). Kelebihan dari metode ini adalah kesederhanaannya, namun kelemahannya adalah stabilitas yang rendah. Fixed bias sangat sensitif terhadap variasi parameter transistor seperti β (gain) dan perubahan suhu, sehingga titik kerja transistor dapat mudah bergeser.
Gambar Rangkaian Fixed Bias
Rumus Untuk Rangkaian Fixed Bias
2. Self Bias
Self bias meningkatkan stabilitas dengan menambahkan resistor emitor (RE) yang memberikan umpan balik negatif. Dalam konfigurasi self bias, tegangan basis diatur melalui resistor basis (RB) dan tegangan pada emitor yang dikendalikan oleh arus emitor (IE) yang mengalir melalui RE. Ini membantu menstabilkan arus kolektor (IC) karena perubahan dalam arus kolektor akan mempengaruhi tegangan emitor dan, pada gilirannya, menyesuaikan tegangan basis-emitor (VBE). Metode ini menawarkan stabilitas yang lebih baik dibandingkan fixed bias, tetapi masih relatif sederhana.
Gambar Rangkaian Self Bias
Rumus untuk Rangkaian Self Bias
Emitter bias menggabungkan pembagi tegangan untuk basis dan resistor emitor untuk mencapai stabilitas yang lebih tinggi. Konfigurasi ini melibatkan dua resistor pembagi tegangan (RB1 dan RB2) yang menetapkan tegangan basis, serta resistor emitor (RE) yang menyediakan umpan balik negatif. Pembagi tegangan memastikan tegangan basis tetap stabil meskipun ada perubahan dalam tegangan suplai atau parameter transistor. Sementara itu, resistor emitor menambah stabilitas termal dengan mengurangi efek perubahan suhu pada arus kolektor. Emitter bias adalah metode yang sangat stabil dan cocok untuk aplikasi yang memerlukan titik kerja yang sangat stabil.
Gambar Rangkaian Emitter Bias
Rumus untuk Rangkaian Emitter Bias
Detektor non inverting Vref= +
Rangkaian detektor inverting dengan tegangan input Vi berupa gelombang segitiga dan tegangan referensi Vref > 0 Volt adalah seperti gambar 69
Dengan menggunakan persamaan (1) maka Vi = V2 dan Vref = V1 sehingga bentuk gelombang tegangan output Vo ( .( ) 1 2 (max) Vo AOL V V ) yang dihasilkan adalah seperti gambar 70Gambar 70 Bentuk gelombang input dan gelombang output Adapun kurva karakteristik Input-Ouput (I-O) adalah seperti gambar 71. Dengan Vi > Vref maka Vo = -Vsat dan sebaliknya bila Vi < Vref maka Vo = +Vsat.
2. Detektor Non Inverting dengan vref =+
Rangkaian detektor non inverting dengan tegangan input Vi berupa gelombang segitiga dan tegangan referensi Vref > 0 Volt adalah seperti gambar 78
Gambar 78 Rangkaian detektor non inverting Dengan menggunakan persamaan (1) maka Vi = V1 dan +Vref = V2 sehingga bentuk gelombang tegangan output Vo ( .( ) 1 2 (max) Vo Vsat AOL V V ) yang dihasilkan dengan simulasi multisim adalah seperti
Detektor Inverting
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
7-Segment Display adalah komponen penampil angka (0–9) yang tersusun dari 7 buah LED (Light Emitting Diode) berbentuk huruf “8”.
Setiap LED disebut segmen, diberi nama a, b, c, d, e, f, g, dan dapat dinyalakan secara kombinasi untuk menampilkan angka tertentu.
Pada 7-segment Common Cathode, setiap LED menyala jika:
- Katoda dihubungkan ke GND (0V)
- Anoda segmen diberi logika HIGH (+5V)
Misalnya, untuk menyalakan segmen “a”, cukup beri logika 1 ke pin “a”.
Counter digital (IC 4026, 74LS90 + 74LS47)
Display penghitung langkah atau waktu
Sistem kontrol penyiram tanaman otomatis (seperti milikmu)
→ IC 4026 menghitung jumlah penyiraman dan menampilkannya pada 7-segment Common Cathode.
5. Percobaan [Kembali]
Tidak ada komentar:
Posting Komentar