Aplikasi Counter

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Percobaan

   a) Prosedur

   b) Rangkaian simulasi

   c) Video Simulasi

6. Download File

 1. Pendahuluan [kembali]

    Dalam era otomatisasi modern, sistem keamanan dan efisiensi bangunan menjadi prioritas utama. Salah satu penerapan teknologi digital yang banyak digunakan adalah smart door atau pintu pintar. Untuk meningkatkan fungsionalitasnya, sistem ini dapat dilengkapi dengan counter digital yang berfungsi menghitung jumlah orang yang masuk dan keluar ruangan secara otomatis. Counter ini bekerja dengan memanfaatkan sensor dan rangkaian logika digital untuk mencatat pergerakan, sehingga sistem dapat mengatur kondisi pintu—misalnya membuka otomatis ketika seseorang mendekat, atau mengunci saat ruangan sudah mencapai kapasitas tertentu. Dengan demikian, aplikasi counter pada smart door tidak hanya meningkatkan kenyamanan dan keamanan, tetapi juga membantu dalam pengelolaan ruangan secara efisien.

 2. Tujuan [kembali]

• Memahami prinsip kerja counter digital
• Menerapkan rangkaian counter
• Mengembangkan keterampilan merancang sistem digital

 3. Alat dan Bahan [kembali]

ALAT

        1. Power Supply

Spesifikasi :

1. Daya listrik (Power supply): Ini mengacu pada daya yang diberikan oleh sumber listrik ke peralatan elektronik. Daya ini diukur dalam watt (W). Spesifikasi daya listrik mencakup tegangan input yang diperlukan (misalnya 110V atau 220V AC) dan frekuensi (misalnya 50Hz atau 60Hz).

2. Konsumsi daya (Power consumption): Ini adalah jumlah daya yang dikonsumsi oleh peralatan elektronik saat beroperasi. Konsumsi daya juga diukur dalam watt (W) dan umumnya dicantumkan dalam spesifikasi produk. Informasi ini membantu untuk mengetahui berapa banyak daya yang diperlukan oleh peralatan tersebut dan mempengaruhi kebutuhan daya listrik yang dibutuhkan.

3. Daya output (Power output): Jika Anda merujuk pada peralatan yang menghasilkan daya, seperti power amplifier atau power bank, spesifikasi power output akan memberikan informasi tentang daya yang dihasilkan oleh perangkat tersebut. Ini juga diukur dalam watt (W) dan mungkin mencakup spesifikasi daya maksimum dan daya kontinu yang dapat dihasilkan.

        2. Voltmeter DC

Spesifikasi :

1. Rentang pengukuran: Ini mengacu pada rentang tegangan yang dapat diukur oleh voltmeter. Misalnya, voltmeter mungkin memiliki rentang pengukuran antara 0 hingga 10 volt atau 0 hingga 1000 volt

2. Akurasi: Ini adalah tingkat ketepatan voltmeter dalam mengukur tegangan. Akurasi biasanya dinyatakan dalam persentase kesalahan maksimum. Sebagai contoh, voltmeter mungkin memiliki akurasi ±1% yang berarti kesalahan maksimum yang mungkin terjadi adalah 1% dari nilai yang diukur.

3. Resolusi: Resolusi mengacu pada jumlah digit yang ditampilkan pada voltmeter. Resolusi yang lebih tinggi berarti voltmeter dapat menampilkan angka yang lebih rinci. Sebagai contoh, voltmeter dengan resolusi 3 digit dapat menampilkan angka hingga tiga angka di belakang koma.

4. Impedansi input: Ini adalah resistansi internal voltmeter terhadap arus listrik yang melewati alat. Impedansi input yang lebih tinggi pada voltmeter memungkinkan pengukuran tegangan yang lebih akurat tanpa mengganggu sirkuit yang sedang diukur.

5. Jenis input: Voltmeter dapat dirancang untuk mengukur tegangan searah (DC) atau tegangan bolak-balik (AC). Beberapa voltmeter juga dapat mengukur kedua jenis tegangan.

        3. Battery

Spesifikasi :

- Input voltage: ac 100~240v / dc 10~30v

- Output voltage: dc 1~35v

- Max. Input current: dc 14a

- Charging current: 0.1~10a

- Discharging current: 0.1~1.0a

- Balance current: 1.5a/cell max

- Max. Discharging power: 15w

- Max. Input current: dc 14a

- Jenis batre yg didukung: life, lilon, lipo 1~6s, lihv 1-6s, pb 1-12s, nimh, cd 1-16s

- Ukuran: 126x115x49mm

- Berat: 460gr

BAHAN

     

        1. Motor DC

Spesifikasi

- Standard 130 Type DC motor

- Operating Voltage: 4.5V to 9V

- Recommended/Rated Voltage: 6V

- Current at No load: 70mA (max)

- No-load Speed: 9000 rpm

- Loaded current: 250mA (approx)

- Rated Load: 10g*cm

- Motor Size: 27.5mm x 20mm x 15mm

- Weight: 17 grams

        2. OP-Amp LM741

 

(Inverting Amplifier)

(Non Inverting Amplifier)

Spesifikasi

- Penguatan Tegangan Open-loop atau Av = ∞ (tak terhingga)

- Tegangan Offset Keluaran (Output Offset Voltage) atau VOO = 0 (nol)

- Impedansi Masukan (Input Impedance) atau Zin= ∞ (tak terhingga)

- Karakteristik tidak berubah dengan suhu)

- Lebar Pita (Bandwidth) atau BW = ∞ (tak terhingga)

        3. Gerbang AND

       4. Encoder IC 74147

 

Konfigurasi :

Tabel Kebenaran :

        5. Decoder IC 74247

Konfigurasi pin :

spesifikasi :

            

        6. Seven Segment Anoda

Spesifikasi

- Available in two modes Common Cathode (CC) and Common Anode (CA)

- Available in many different sizes like 9.14mm,14.20mm,20.40mm,38.10mm,57.0mm and 100mm (Commonly used/available size is 14.20mm)y

- Available colours: White, Blue, Red, Yellow and Green (Res is commonly used)

- Low current operation

- Better, brighter and larger display than conventional LCD displays.

- Current consumption : 30mA / segment

- Peak current : 70mA

     

       7. Sensor Touch

Spesifikasi

- Tegangan kerja : 2v s/d 5.5v (optimal 3V)

- Output high VOH : 0.8 VCC (typical)

- Output low VOL : 0.3 VCC (max)

- Arus Output Pin Sink (@ VCC 3V, VOL 0.6V) : 8 mA

  8. Sensor Infrared

Spesifikasi

 4. Dasar Teori [kembali]

   1. Sensor Touch

Berdasarkan fungsinya, Sensor Sentuh dapat dibedakan menjadi dua jenis utama yaitu Sensor Kapasitif dan Sensor Resistif. Sensor Kapasitif atau Capacitive Sensor bekerja dengan mengukur kapasitansi sedangkan sensor Resistif bekerja dengan mengukur tekanan yang diberikan pada permukaannya.

1) Sensor Kapasitif

Sensor sentuh Kapasitif merupakan sensor sentuh yang sangat populer pada saat ini, hal ini dikarenakan Sensor Kapasitif lebih kuat, tahan lama dan mudah digunakan serta harga yang relatif lebih murah dari sensor resistif. Ponsel-ponsel pintar saat ini telah banyak yang menggunakan teknologi ini karena juga menghasilkan respon yang lebih akurat. Berbeda dengan Sensor Resistif yang menggunakan tekanan tertentu untuk merasakan perubahan pada permukaan layar, Sensor Kapasitif memanfaatkan sifat konduktif alami pada tubuh manusia untuk mendeteksi perubahan layar sentuhnya. Layar sentuh sensor kapasitif ini terbuat dari bahan konduktif (biasanya Indium Tin Oxide atau disingkat dengan ITO) yang dilapisi oleh kaca tipis dan hanya bisa disentuh oleh jari manusia atau stylus khusus ataupun sarung khusus yang memiliki sifat konduktif.

2) Sensor resistif

sensor sentuh resistif ini tidak tergantung pada sifat listrik yang terjadi pada konduktivitas pelat logam. Sensor Resistif bekerja dengan mengukur tekanan yang diberikan pada permukaannya. Karena tidak perlu mengukur perbedaan kapasitansi, sensor sentuh resistif ini dapat beroperasi pada bahan non-konduktif seperti pena, stylus atau jari di dalam sarung tangan. Sensor sentuh resistif terdiri dari dua lapisan konduktif yang dipisahkan oleh jarak atau celah yang sangat kecil. Dua lapisan konduktif (lapisan atas dan lapisan bawah) ini pada dasarnya terbuat dari sebuah film. Film-film umumnya dilapisi oleh Indium Tin Oxide yang merupakan konduktor listrik yang baik dan juga transparan (bening). Cara kerjanya hampir sama dengan sebuah sakelar, pada saat film lapisan atas mendapatkan tekanan tertentu baik dengan jari maupun stylus, maka film lapisan atas akan bersentuhan dengan film lapisan bawah sehingga menimbulkan aliran listrik pada titik koordinat tertentu layar tersebut dan memberikan signal ke prosesor untuk melakukan proses selanjutnya.

Konfigurasi

Grafik respon

  

       

        2. 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.

Grafik respon sensor

           

            3. Buzzer

                                        

Kata buzzer sebetulnya berasal dari Bahasa Inggris, artinya bel, lonceng, atau alarm. Sedangkan pengertian buzzer secara harfiah adalah alat yang digunakan untuk atau dimanfaatkan untuk menyampaikan dan menyebarluaskan pengumuman. Jadi pada bagian ini buzzer digunakan sebagai output yaitu sebagai penanda atau sebagai bel peringatan.

        4.  Logic state

                                            

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.  

Input dan Output pada Gerbang Logika hanya memiliki 2 level. Kedua Level tersebut pada umumnya dapat dilambangkan dengan :

• HIGH (tinggi) dan LOW (rendah)
• TRUE (benar) dan FALSE (salah)
• ON (Hidup) dan OFF (Mati)
• 1 dan 0

 7 jenis gerbang logika :

1. Gerbang AND : Apabila semua / salah satu input merupakan bilangan biner (berlogika) 0, maka output akan menjadi 0. Sedangkan jika semua input adalah bilangan biner (berlogika) 1, maka output akan berlogika 1.
2. Gerbang OR  : Apabila semua / salah satu input merupakan bilangan biner (berlogika) 1, maka output akan menjadi 1. Sedangkan jika semua input adalah bilangan biner (berlogika) 0, maka output akan berlogika 0.
3. Gerbang NOT : Fungsi Gerbang NOT adalah sebagai Inverter (pembalik). Nilai output akan berlawanan dengan inputnya.
4. Gerbang NAND : Apabila semua / salah satu input bilangan biner (berlogika) 0, maka outputnya akan berlogika 1. Sedangkan jika semua input adalah bilangan biner (berlogika) 1, maka output akan berlogika 0.
5. Gerbang NOR : Apabila semua / salah satu input bilangan biner (berlogika) 1, maka outputnya akan berlogika 0. Sedangkan jika semua input adalah bilangan biner (berlogika) 0, maka output akan berlogika 1.
6. Gerbang XOR : Apabila input berbeda (contoh : input A=1, input B=0) maka output akan berlogika 1. Sedangakan jika input adalah sama, maka output akan berlogika 0.
7. Gerbang XNOR : Apabila input berbeda (contoh : input A=1, input B=0) maka output akan berlogika 0. Sedangakan jika input adalah sama, maka output akan berlogika 1. 

        5. OPAMP

                                            

Operational Amplifier atau lebih dikenal dengan istilah Op-Amp adalah salah satu dari bentuk IC Linear yang berfungsi sebagai Penguat Sinyal listrik. Sebuah Op-Amp terdiri dari beberapa Transistor, Dioda, Resistor dan Kapasitor yang terinterkoneksi dan terintegrasi sehingga memungkinkannya untuk menghasilkan Gain (penguatan) yang tinggi pada rentang frekuensi yang luas. Dalam bahasa Indonesia, Op-Amp atau Operational Amplifier sering disebut juga dengan Penguat Operasional. Terminal yang terdapat pada Simbol Op-Amp (Operational Amplifier/penguat operasional) diantaranya adalah :

1. Masukan non-pembalik (Non-Inverting) +
2. Masukan pembalik (Inverting) –
3. Keluaran Vout
4. Catu daya positif +V
5. Catu daya negatif -V

Karakteristik Faktor Penguat atau Gain pada Op-Amp pada umumnya ditentukan oleh Resistor Eksternal yang terhubung diantara Output dan Input pembalik (Inverting Input). Konfigurasi dengan umpan balik negatif (Negative Feedback) ini biasanya disebut dengan Closed-Loop configuration atau Konfigurasi Lingkar Tertutup.  Sedangkan pada Konfigurasi Lingkar Terbuka atau Open-Loop Configuration, besar penguatannya adalah tak terhingga (∞) sehingga besarnya tegangan output hampir atau mendekati tegangan Vcc.

            

            6. Motor DC

                                

Motor Listrik DC atau DC Motor adalah suatu perangkat yang mengubah energi listrik menjadi energi kinetik atau gerakan (motion). Motor DC ini juga dapat disebut sebagai Motor Arus Searah. Seperti namanya, DC Motor memiliki dua terminal dan memerlukan tegangan arus searah atau DC (Direct Current) untuk dapat menggerakannya. Motor Listrik DC ini biasanya digunakan pada perangkat-perangkat Elektronik dan listrik yang menggunakan sumber listrik DC seperti Vibrator Ponsel, Kipas DC dan Bor Listrik DC. Motor Listrik DC atau DC Motor ini menghasilkan sejumlah putaran per menit atau biasanya dikenal dengan istilah RPM (Revolutions per minute) dan dapat dibuat berputar searah jarum jam maupun berlawanan arah jarum jam apabila polaritas listrik yang diberikan pada Motor DC tersebut dibalikan. 

Bentuk dan Simbol 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), Armature Winding (Kumparan Jangkar), Commutator (Komutator) dan Brushes (kuas/sikat arang).

 5. Percobaan [kembali]

    a) Prosedur[kembali]

1. Siapkan semua alat dan bahan yang diperlukan
2. Disarankan agar membaca datasheet setiap komponen
3. Cari komponen yang diperlukan di library proteus
4. Rangkailah Rangkaian sesuai dengan gambar dibawah
5. Jika ingin mensimulasikan jangan lupa masukkan library sensor touch, sensor PIR, sensor Infrared dan sensor LMM35
6. Coba dijalankan rangkaian apabila ouput hidup/berputar (motor dc) maka rangkaian bisa digunakan.

    b) Rangkaian simulasi [kembali]

Smart Door

Prinsip Kerja :

Sensor infrared berguna untuk mendeteksi keberadaan manusia, ketika sensor mendeteksinya maka sensor akan aktif ditandai berlogika 1. lalu tegangan 5v akan masuk ke sensor dan dikeluarkan tegangan yang akan masuk ke gerbang and. dimana gerbang and ini berfungsi untuk mengintegrasikan input dari infrared dan touch menjadi 1 output. output dari gerbang and akan masuk ke clock A, yanh berfungsi untuk mengirimkan sinyal pulsa dari sensor ke q0, dan clock b berfungsi unruk mengirimkan sinyal pulsa dari cka ke q1, q2, q3. output dari q0-q3 akan masuk ke decoder 74247 lalu output dari decoder ini akan mengaktifkan 7 segement
Touch sensor bekerja ketika sensor mendeteksi adanya sentuhan, dan sensor tersebut aktif dg ditandai berlogika 1
Sensor lm35 berguna untuk mendeteksi suhu, tegangan sebesar 5v akan mengalir ke sensor dan akan dikeluarkan sebagai input pada kaki non inverting op amp, pada kaki inverting dihubungkan dengan potensiometer untuk mengatur tegangan referensi. outputbdari op amp akan masuk ke cka, serta ckb mengirimkan sinyal pulsa dari cka ke q0 output dari 74ls90 akan menggerakkan motor menandakan pintu terbuka

Example, Problem, dan Soal pilihan ganda

a. Example

 Example 11.5 : Lihat susunan penghitung riak biner pada Gambar 11.7. Tuliskan urutan hitungannya jika awalnya di state bagian 0000. Gambar juga bentuk gelombang waktunya

Solusi :

Penghitung awalnya dalam keadaan 0000. Dengan pulsa clock pertama, Q0 beralih dari '0' ke '1'

status, yang berarti Q0 beralih dari '1' ke '0'. Karena Q0 di sini memberi input jam pada flip-flop berikutnya, flip-flop FF1 juga mati. Jadi, Q1 berubah dari '0' menjadi '1'. Karena sandal jepit FF2 dan FF3 juga mempunyai clock dari keluaran komplementer dari sandal jepit sebelumnya, mereka juga beralih. Jadi, itu counter berpindah dari keadaan 0000 ke keadaan 1111 dengan pulsa clock pertama.

Dengan pulsa clock kedua, Q0 beralih lagi, namun flip-flop lainnya tetap tidak terpengaruh alasan yang jelas dan penghitungnya dalam keadaan 1110. Dengan pulsa jam berikutnya, penghitung terus menghitung mundur satu LSB sekaligus hingga mencapai 0000 lagi, setelah itu proses berulang. Urutan penghitungan diberikan sebagai 0000, 1111, 1110, 1101,1100, 1011, 1010, 1001, 1000, 0111, 0110, 0101, 0100, 0011, 0010, 0001 dan 0000. Bentuk gelombang waktu ditunjukkan pada Gambar. 11.8. Jadi, kita mempunyai pencacah empat-bit yang menghitung dalam urutan terbalik, dimulai dengan hitungan maksimum. Ini adalah penghitung BAWAH. 

b. Problem

1. An eight-bit binary ripple UP counter with a modulus of 256 is holding the count 01111111. What will be the count after 135 clock pulses be?

    2.  For the multistage counter arrangement of Fig.11.54, determine the frequency of the output signal. 125 Hz 

    3. Refer to the counter schematic shown in Fig. 11.55. Determine the count sequence of this counter. 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 000, .  .  .

c. Soal pilihan ganda

1. Jumlah Gerbang NAND yang digunakan dalam rangkaian tersebut adalah...

   A. 5 B. 6 C. 7 D. 8 Jawaban : D
2. Flip Flop yang digunakan pada rangkaian tersebut adalah... A. JK Flip FLop B. D Flip Flop C. T Flip Flop D. RS Flip Flop Jawaban : A

c) Video Simulasi [kembali]

Simulasi Rangkaian 

 6. Download File [kembali]

• Download Rangkaian klik disini
• Video Simulasi klik disini
• Download HTML klik disini
• Datasheet sensor Infrared klik disini
• Datasheet sensor touch klik disini
• Datasheet sensor LM 35 klik disini
• Datasheet resistor klik disini
• Datasheet transistor NPN klik disini
• Datasheet motor dc klik disini
• Datasheet dioda klik disini
• Datasheet relay klik disini
• Datasheet op-amp LM741 klik disini
• Datasheet D flip-flop klik disini
• Datasheet Decoder 4515 klik disini
• Datasheet inverter klik disini
• Datasheet encoder 74147 klik disini
• Datasheet encoder 74247 klik disini
• Datasheet 7 segment klik disini
• Library sensor touch klik disini
• Datasheet 7474 klik disini
• Library sensor Infrared klik disini
• Library sensor touch klik disini
• Library sensor LM35 klik disini