Aplikasi Encoder

 

Aplikasi Encoder




Kontrol Keamanan Parkir

1. Tujuan [Kembali]
  1. Untuk memahami bagaimana sistem digital bekerja
  2. Untuk memahami bagaimana encoder decoder bekerja

2. Alat dan Bahan [Kembali]

- Alat:

    - Power Supply

                    Battery dibutuhkan sebagai sumber daya energi agar rangkaian dapat bekerja.

    - Voltmeter

                    DC voltmeter digunakan untuk mengukur besar beda potensial pada rangkaian.

    - Motor DC


Motor DC digunakan sebagai output dari rangkaian dan juga merupakan alat yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi listrik menjadi energi gerak berupa putaran.

Konfigurasi pin:

 

 Pin 1 : Terminal 1

  Pin 2 : Terminal 2

- Bahan:

    - Resistor

                    Resistor ini digunakan pada sebagai hambatan yang resistansinya ditentukan untuk tiap-tiap cabang. 

    - Transistor


                        Spesifikasi:

    *Bi-Polar NPN Transistor

    *DC Current Gain (hFE) is 800 maximum

    *Continuous Collector current (IC) is 100mA

    *Emitter Base Voltage (VBE) is 6V

    *Base Current(IB) is 5mA maximum

    *Available in To-92 Package

    Konfigurasi Pin :

    *collector  Current flows in through collector
    *base   Controls the biasing of transistor
    *emitter  Current Drains out through emitter 

  

    - Sensor MQ-2



        Pin konfigurasi :

        1. H -Pins = Out of the two H pins, one pin is connected to supply and the other to ground

        2. A-Pins = The A pins and B pins are interchangeable. These pins will be tied to Supply voltage.

        3. B-Pins = The A pins and B pins are interchangeable.   One pin will act as output while the other will be pulled to ground.


- 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.

   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:

 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. 


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 


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.      

- 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. Sesuai dengan namanya sensor PIR bersifat pasif, yang berarti sensor ini tidak memancarkan sinar infra merah melainkan hanya dapat menerima radiasi sinar infra merah dari luar. Sensor PIR terdiri dari beberapa bagian yaitu :

  • Fresnel Lens -->Lensa Fresnel pertama kali digunakan pada tahun 1980an. Digunakan sebagai lensa yang memfokuskan sinar pada lampu mercusuar. Penggunaan paling luas pada lensa Fresnel adalah pada lampu depan mobil, di mana mereka membiarkan berkas parallel secara kasar dari pemantul parabola dibentuk untuk memenuhi persyaratan pola sorotan utama. 
  • IR Filter -->IR Filter dimodul sensor PIR ini mampu menyaring panjang gelombang sinar infrared pasif antara 8 sampai 14 mikrometer, sehingga panjang gelombang yang dihasilkan dari tubuh manusia yang berkisar antara 9 sampai 10 mikrometer ini saja yang dapat dideteksi oleh sensor. Sehingga Sensor PIR hanya bereaksi pada tubuh manusia saja.
  • Pyroelectric Sensor -->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.
  • Amplifier -->Sebuah sirkuit amplifier yang ada menguatkan arus yang masuk pada material pyroelectric.
  • Komparator-->Setelah dikuatkan oleh amplifier kemudian arus dibandingkan oleh komparator sehingga mengahasilkan output.

Blok Diagram sensor PIR
 
Sensor PIR memiliki jangkauan jarak yang bervariasi, tergantung karakteristik sensor. Proses penginderaan sensor PIR dapat digambarkan sebagai berikut:
 
Jangkauan Sensor PIR

Pada umumnya sensor PIR memiliki jangkauan pembacaan efektif hingga 5 meter, dan sensor ini sangat efektif digunakan sebagai human detector.


     - Relay


                        - Spesifikasi

    * Trigger Voltage (Voltage across coil) : 5V DC

    * Trigger Current (Nominal current) : 70mA

    * Maximum AC load current: 10A @ 250/125V AC

    * Maximum DC load current: 10A @ 30/28V DC

    * Compact 5-pin configuration with plastic moulding

    * Operating time: 10msec Release time: 5msec

    * Maximum switching: 300 operating/minute (mechanically)

    - Konfigurasi Pin

    * Coil End 1 : Used to trigger(On/Off) the Relay, Normally one end is connected to 5V and the other end to ground.

    * Coil End 2 : Used to trigger(On/Off) the Relay, Normally one end is connected to 5V and the other end to ground.

    * Common (COM) : Common is connected to one End of the Load that is to be controlled.

    * Normally Close (NC) : The other end of the load is either connected to NO or NC. If connected to NC the load remains connected before trigger.

    * Normally Open (NO) : The other end of the load is either connected to NO or NC. If connected to NO the load remains disconnected before trigger.

    - LED-RED



Berfungsi sebagai lampu indikator keberadaan gas pada rangkaian

    - Buzzer


- Decoder


IC 74247, 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:




- Encoder 74147



IC 74147 adalah IC encoder digital yang mengkodekan 9 jalur input menjadi 4 jalur output. Ini juga dikenal sebagai encoder prioritas Desimal ke BCD. Istilah encoder prioritas digunakan karena menyediakan pengkodean untuk jalur data urutan tertinggi sebagai prioritas pertama. Itu dibuat menggunakan teknologi Transistor-Transistor Logic (TTL). Ini adalah IC encoder 10 hingga 4. Pada artikel ini, kita akan melihat Diagram Pin IC 74147, Diagram Sirkuit Internal IC 74147, dan tabel Kebenaran atau tabel fungsi IC 74147.


Spesifikasi umum dari IC ini adalah,
Ini beroperasi pada tegangan 4,5V hingga 5,5 DC.
Ini memberikan arus keluaran dari 70µA rendah ke tinggi 8mA
Ini beroperasi pada suhu dari -55 hingga 70
Jenis kemasan Logika Kasus: DIP
Tipe Pemasangan: Melalui Lubang

3. Dasar Teori [Kembali]

- 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 :

  1. Electromagnet (Coil)
  2. Armature
  3. Switch Contact Point (Saklar)
  4. 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 :

  1. Relay digunakan untuk menjalankan Fungsi Logika (Logic Function)
  2. Relay digunakan untuk memberikan Fungsi penundaan waktu (Time Delay Function)
  3. Relay digunakan untuk mengendalikan Sirkuit Tegangan tinggi dengan bantuan dari Signal Tegangan rendah.
  4. 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.



    - Sensor MQ-2



Sedangkan untuk spesifikasi sensor MQ-2, beberapa parameter yang perlu kita ketahui adalah sebagai berikut :
Tegangan kerja (Vcc) : 5V
Lingkungan kerja :
– suhu : 20℃±2℃
– Kelembaban udara: 65%±5%
Range konsentrasi gas yang dapat diukur：
– LPG dan propana : 200ppm-5000ppm
– butana : 300ppm-5000ppm
– metana : 5000ppm-20000ppm
– Hidrogen : 300ppm-5000ppm
– Alkohol : 100ppm-2000ppm

- Encoder 74147
    Diagram rangkaian internal IC 74147
    Truth table IC 74147
- Decoder 74247 


4. Percobaan [Kembali]

  • Prosedur Percobaan
    • Tambahkan alat dan bahan yang dibutuhkan pada library
    • Susun pada schematic capture
    • Hubungkan tiap-tiap komponen seperti gambar dibawah
    • Run pada proteus (arah panah menunjukkan arah arus)

  • Foto


Prinsip Kerja:

Pada aplikasi dari encoder dan decoder ini, digunakan tiga sensor yaitu sensor touch, sensor mq-2, dan sensor infrared. Yang mana ketiga sensor ini digunkana sebagai aplikasi dalam keamanan parkir. Touch sensor digunakan untuk mendeteksi kartu buka portal parkir. Infrared digunakan untuk mendeteksi adanya kendaraan dan sensor MQ-2 untuk mendeteksi adanya asap kendaraan.

Saat Sensor Touch mendeteksi adanya kartu yang ditempelkan, maka akan keluar tegangan dari output seesar 5V, lalu diumpankan ke resistor 10k ohm sehingga akan memberikan tegangan pada kaki VBE seesar 0,82V dan mengaktifkan transistor. Karena transistor aktif, maka akan mengalir arus dari power supply menuju relay, ke kaki kolektor, emitor dan membuka portal. Namun, jika tidak ditempelkan lagi, maka tidak ada tegangan yang keluar dari sensor dan tidak dapat mengaktifkan transistor yang akan membuat relay berpindah, sehingga portal tertutup. Output sensor ini juga dihubungkan ke NOT yang mana akan mengubah dari logika 1 ke 0 karena input pada encoder 74147 adalah aktif low. Lalu karena yang di inputkan ke input 1, maka output pada encoder adalah 1110, karena outputnya juga aktif LOW, maka masing2 diberi gerbang NOT dan dihubungkan ke input decoder yang memiliki input aktif high. Setelahnya, input pada kaki decoder adalah 0001 dan output nya terbaca pada seven segment adalah 1 (menandakan sensor touch aktif).

Selanjutnya ada sensor Infrared yang akan medeteksi adanya kendaraan, jika mendeteksi adanya kendaraan, maka logic state akan berlogika 1 dan mengeluarkan output sebesar 5V dan diumpankan ke resistor 10k ohm sehingga tegangan pada kaki VBE menjadi 0,79V yang mana cukup untuk mengaktifkan transistor. Saat transistor aktif, maka akan mengalir arus dari power supply menuju relay, kaki kolektor dan kaki emitor dan ground. Karena ada arus yang mengalir maka relay akan berpindah ke kiri dan arus mengalir ke batrai lalu ke resistor, dan ke LED sebagai indikator bahwa adanya kendaraan yang lewat. Lalu, untuk output pada sensor ini sebelumnya di NOT kan sehingga outpuntnya 0 dan juga menjadi input 2 pada encoder. Lalu karena yang di inputkan ke input 2, maka output pada encoder adalah 1101, karena outputnya juga aktif LOW, maka masing2 diberi gerbang NOT dan dihubungkan ke input decoder yang memiliki input aktif high. Setelahnya, input pada kaki decoder adalah 0010 dan output nya terbaca pada seven segment adalah 2 (menandakan sensor infrared aktif).

Sensor MQ 2 untuk mendeteksi adanya gas atau asap yang keluar pada kendaraan yang mana bisa menjadi tanda bahaya. Jika ada asap yang terdeterksi maka logic state aka berlogika 1 dan output yang keluar sebesar 5V dan diumpankan ke resistor 10k ohm sehingga tegangan pada kaki VBE menjadi 0,83V yang mana cukup untuk mengaktifkan transistor. Saat transistor aktif, maka akan mengalir arus dari power supply menuju relay, kaki kolektor dan kaki emitor dan ground. Karena ada arus yang mengalir maka relay akan berpindah ke kiri dan arus mengalir ke batrai lalu ke resistor, dan ke LED sebagai indikator alarm aktif dan juga dihubunggakn ke buzzer yang mana berfungsi sebagai alarm. Lalu, untuk output pada sensor ini sebelumnya di NOT kan sehingga outputnya 0 dan juga menjadi input 3 pada encoder. Lalu karena yang di inputkan ke input 2, maka output pada encoder adalah 1100, karena outputnya juga aktif LOW, maka masing2 diberi gerbang NOT dan dihubungkan ke input decoder yang memiliki input aktif high. Setelahnya, input pada kaki decoder adalah 0011 dan output nya terbaca pada seven segment adalah 3 (menandakan sensor MQ-2 aktif).

5. Video [Kembali]



6. Download Link [Kembali]

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Langganan: Komentar (Atom)