Studi Pengukuran Kecepatan Putaran Menggunakan Tachometer Digital

(1)

KARYA AKHIR

STUDI PENGUKURAN KECEPATAN PUTARAN

MENGGUNAKAN TACHOMETER DIGITAL

Karya Akhir ini diajukan untuk Melengkapi Salah Satu Persyaratan untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains Terapan

OLEH:

MUHAMMAD ARSYAD 045203001

PROGRAM DIPLOMA - IV

TEKNOLOGI INSTRUMENTASI PABRIK

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

STUDI PENGUKURAN KECEPATAN PUTARAN

MENGGUNAKAN TACHOMETER DIGITAL

OLEH :

MUHAMMAD ARSYAD 04 5203 001

Disetujui oleh : Pembimbing Karya Akhir

IR. ZULKARNAEN PANE NIP . 19570720 198303 1 001

Diketahui oleh : Program Diploma IV Teknologi Instrumentasi Pabrik

Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara

Ketua,

IR. SURYA TARMIZI KASIM, M.Si NIP . 19540531 198601 1 002

PROGRAM DIPLOMA – IV

TEKNOLOGI INSTRUMENTASI PABRIK FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

(3)

KATA PENGANTAR

Bismillaahir rahmaanir rahiim(i)

Assalamu a’laikum Warahmatullahi Wabarokatuh.

Syukur alhamdulillah penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, yang telah memberikan kesehatan dan kekuatan kepada penulis untuk dapat menyelesaikan tulisan Karya Akhir ini. Dan tidak lupa juga Selawat dan Salam pada junjungan Nabi Besar Muhammad SAW yang kita harapkan safa’atnya di akhir kelak, amin.

Penulisan ini merupakan metode pemakaian alat pengukuran kecepatan putaran dengan berjudul Studi Pengukuran Kecepatan Putaran Menggunakan Tachometer Digital, yang merupakan salah satu syarat dalam penyelesaian Studi di Program Diploma IV.

Penulis mengucapkan terima kasih kepada Orang Tua (Saniah), Mertua (Drs. Junizar Noor, M.Pd dan Novialisa, S.Pd) serta Istri tercinta (Yulis Hati, S.Kep., Ns) dan Keluarga Besar yang telah memberikan semangat, motivasi dan dorongan baik material maupun spiritual kepada saya sehingga dapat menyelesaikan tulisan ini dan juga tidak lupa penulis ucapkan terima kasih, kepada :

1. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si, Sebagai Ketua Program Studi

Teknologi Instrumentasi Pabrik, yang memberikan kesempatan dan arahan yang baik selama proses pendidikan hingga penulisan ini,

2. Bapak Rachmat Fauzi, ST., MT, sebagai Sekretaris Program Studi

Tek-nologi Instrumentasi Pabrik yang memberikan kesempatan dan dorongan untuk dapat menyelesaikan studi ini,

(4)

3. Bapak Ir. Zulkarnaen Pane, sebagai dosen Pembimbing Karya Akhir yang memberikan masukan, semangat dan dorongan sehingga penulis lebih termotivasi dalam penyelesaian tulisan,

4. Bapak-bapak Staf Pegawai Departemen Teknik Elektro yang membantu

proses Administrasi selama pendidikan yang tidak pernah lelah dalam pengabdiannya.

5. Teman-teman mahasiswa stambuk 04, 05, 06, 07 serta teman-teman

mahasiswa lainnya yang tidak bisa disebut satu persatu namanya, yang memberikan semangat dan bantuannya selama proses penulisan sehingga dapat menyelesaikannya.

Disini juga penulis mengharapkan adanya masukan dan saran kepada penulis terhadap tulisan dari semua pihak yang membaca sehingga menjadi lebih sempurna dalam penyampaiannya dan semoga tulisan ini dapat bermanfaat bagi orang banyak hingga menjadi amal ibadah bagi penulis, Amin.

Demikian penulis sampaikan, kepada Allah SWT penulis mohon ampun dan kepada saudara-saudara mohon di maafkan.

Wassalamu a’laikum Warahmatullahi Wabarokatuh.

Medan, Juni 2011 Penulis,

Muhammad Arsyad

(5)

ABSTRAK

Tachometer merupakan alat yang digunakan untuk menghitung kecepatan putaran suatu motor. Dalam hal ini tachometer yang digunakan dibentuk dari beberapa rangkaian elektronik sehingga terbentuk suatu rangkaian lengkap berupa tachometer yang dapat dipergunakan untuk menghitung putaran tersebut, dimana tachometer tersebut di sebut Tachometer Digital.

Adapun rangkaian-rangkaian yang digunakan dalam alat tersebut antara lain, Rangkaian Input, Rangkaian Pintu Utama, Rangkaian Clock, Rangkaian Kontrol dan Rangkaian Counter.

Dimana masing-masing berfungsi sebagai berikut, Rangkaian Input berfungsi sebagai tempat proses pengukuran dilakukan sekaligus pengubahan sinyal analog ke sinyal digital atau persegi (komponen yang digunakan : Sensor, IC LM386, IC SN7413), Rangkaian Pintu Utama berfungsi sebagai penahan dan melewatkan pulsa yang masuk padanya (komponen yang digunakan : IC SN7400), Rangkaian Clock berfungsi untuk membentuk atau membangkitkan pulsa atau sinyal digital yang diinginkan (komponen yang digunakan : IC SN7400, osilator, IC SN7490 dan komponen lainnya)

Selanjutnya Rangkaian Kontrol berfungsi untuk memberikan pulsa Set dan Reset ke rangkaian counter di bagian memori (komponen yang digunakan IC SN74121, resistor dan kapasitor) dan yang terakhir rangkaian counter berfungsi sebagai tempat memproses pulsa akhir yang akan diukur dan sekaligus memperlihatkan hasil pengukurannya (display atau segmen) (komponen yang digunakan IC SN7490, SN7475, SN7447 dan seven segmen.

(6)

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ... i

ABSTRAK ... iii

DAFTAR ISI ... iv

DAFTAR GAMBAR ... vii

DAFTAR TABEL ... ix

BAB I PENDAHULUAN I.1. Latar Belakang Masalah ... 1

I.2. Tujuan Penulisan ... 2

I.3. Batasan Masalah ... 2

I.4. Sistematika Penulisan ... 2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA II.1. Tachometer ... 4

II.2. Teori Elektronika ... 6

II.2.1. Gerbang AND (gerbang pengali) ... 8

II.2.2. Gerbang OR (gerbang penjumlah) ... 9

II.2.3. Gerbang NOT (gerbang pembalik) ... 10

II.2.4. Level (harga) Tegangan ... 11

II.2.5. Operation Amplifier (Op-Amp) ... 12

II.2.6. Rangkaian Flip-Flop ... 13

II.2.6.1. Flip-Flop RS (RESET SET FLIP-FLOP) .. 14

(7)

II.2.6.3. Flop D (Data Flop atau Delayed

Flip-Flop) ... 17

II.2.6.4. Flip-Flop JK ... 19

II.2.7. Komponen-komponen Pendukung ... 20

II.2.7.1. Resistor (tahanan) ... 20

II.2.7.2. Kapasitor ... 23

II.2.7.2.1. Elektrolytic Capasitor ... 24

II.2.7.2.2. Ceramic Capasitor ... 25

II.2.7.3. Transistor ... 26

II.2.7.4. Seven Segment ... 29

II.3. Sistem Pengukuran ... 31

II.3.1 Sistem Pengukuran IRED Pasif ... 34

II.3.2. Sistem Pengukuran IRED Aktif ... 34

BAB III TACHOMETER DIGITAL III.1. Rangkaian Input ... 35

III.2. Rangkaian Pintu Utama ... 36

III.3. Rangkaian Clock (Pulsa) ... 37

III.4. Rangkaian Kontrol ... 38

III.5. Rangkaian Penghitung (Counter) ... 39

BAB IV PEMBAHASAN IV.1. Cara Kerja Rangkaian Input ... 40

IV.1.1. Sensor ... 40

IV.1.2. Penguat (amplifier) ... 42

(8)

IV.2. Cara Kerja Rangkaian Pintu Utama ... 43

IV.3. Cara Kerja Rangkaian Clock ... 44

IV.4. Cara Kerja Rangkaian Kontrol ... 45

IV.5. Cara Kerja Rangkaian Penghitung (counter) ... 46

IV.5.1. Counter Up ... 46

IV.5.2. Counter Down ... 47

IV.6. Cara Kerja Rangkaian Lengkap Tachometer Digital ... 48

IV.7. Power Supplay ... 49

IV.8. Rangkaian Lengkap Tachometer Digital ... 50

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN V.1. Kesimpulan ... 51

V.2. Saran ... 52

DAFTAR PUSTAKA ... 53 LAMPIRAN DATA SHEET

(9)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Diagram Blok Tachometer Digital ... 5

Gambar 2.2. Simbol Gerbang AND ... 8

Gambar 2.3. Bentuk Gelombang Gerbang AND ... 8

Gambar 2.4. Simbol Gerbang OR ... 9

Gambar 2.5. Bentuk Gelombang Gerbang OR ... 9

Gambar 2.6. Simbol Gerbang NOT ... 10

Gambar 2.7. Bentuk Gelombang Gerbang NOT ... 10

Gambar 2.8. Harga tegangan IC jenis TTL ... 11

Gambar 2.9. Simbol Op-Amp ... 12

Gambar 2.10. Simbol Flip-flop RS ... 15

Gambar 2.11. Flip-Flop RS menggunakan gerbang NAND ... 15

Gambar 2.12. Simbol logic clocked RS Flip Flop ... 17

Gambar 2.13. Rangkaian Flip-flop RS Terdetak dan ekivalennya ... 17

Gambar 2.14. Diagram Blok Flip-Flop D ... 18

Gambar 2.15. Rangkaian D Flip Flop secara blok ... 18

Gambar 2.16. Resistor Karbon ... 20

Gambar 2.17. Potentiometers ... 22

Gambar 2.18. Perubahan Nilai pada Potensiometer ... 22

Gambar 2.19. Skema Kapasitor ... 24

Gambar 2.20. Electrolytic Capasitor (ELCO) ... 24

Gambar 2.21. Jenis Kapasitor ... 25

(10)

Gambar 2.23. Simbol Transistor dari Berbagai Tipe ... 27

Gambar 2.24. Konfigurasi Seven Segmen pada masing-masing common ... 29

Gambar 2.25. Susunan Seven Segmen ... 30

Gambar 2.26. Display Seven Segmen ... 31

Gambar 2.27. Prinsif Dasar Pengukuran ... 32

Gambar 2.28. Blok diagram Sistem Pengukuran Infra Red ... 33

Gambar 2.29. Blok diagram Sistem Pengukuran IRED Passip ... 34

Gambar 2.30. Pengukuran Infra Red Sistem Aktif ... 34

Gambar 3.1. Rangkaian Input ... 35

Gambar 3.2. Rangkaian Input secara Blok ... 36

Gambar 3.3. Rangkaian Pintu Utama ... 36

Gambar 3.4. Rangkaian Clock ... 37

Gambar 3.5. Rangkaian Kontrol ... 38

Gambar 3.6. Rangkaian Penghitung (Counter) ... 39

Gambar 4.1. Rangkaian Input secara Blok ... 40

Gambar 4.2. Pulsa yang akan diukur ... 41

Gambar 4.3. Rangkaian TIL31 ... 41

Gambar 4.4. Rangkaian TIL81 ... 41

Gambar 4.5. Rangkaian Penguat LM386 ... 42

Gambar 4.6. Multivibrator IC SN7413 ... 42

Gambar 4.7. Rangkaian Pembagi Pulsa hingga 0,1 Hz ... 44

(11)

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Tabel Kebenaran Gerbang AND ... 6

Tabel 2.2. Tabel Kebenaran Gerbang OR ... 7

Tabel 2.3. Tabel Kebenaran Gerbang NOT ... 8

Tabel 2.4. Tabel Kebenaran Flip-Flop RS ... 14

Tabel 2.5. Tabel Kebenaran Flip-Flop RS terdetak ... 15

Tabel 2.6. Tabel Kebenaran Flip-Flop D ... 17

Tabel 2.7. Kode Warna Resistor ... 19

Tabel 2.8. Nilai Kapasitor ... 24

Tabel 4.1. Counter Up ... 44

Tabel 4.2. Counter Down ... 45

(12)

ABSTRAK

Adapun rangkaian-rangkaian yang digunakan dalam alat tersebut antara lain, Rangkaian Input, Rangkaian Pintu Utama, Rangkaian Clock, Rangkaian Kontrol dan Rangkaian Counter.

(13)

BAB I PENDAHULUAN

1.1.Latar Belakang Masalah

Teknologi elektronika merupakan salah satu cabang teknik termuda, namun merupakan salah satu cabang yang sangat pesat kemajuannya dan terus berkembang. Di negara kita, hal perkembangan elektronika belum merata di setiap lapisan masyarakat, kebanyakan hanya golongan menengah keatas yang kenal serta bisa mengaplikasikan perkembangan elektronika yang semakin canggih misalnya saja komputer. Di negara maju hampir semua bidang pengetahuan dimasuki komputer sehingga masalah tersebut dapat diselesaikan dengan cepat, tepat dan teliti.

Misalnya jam dinding (analog) atau jam tangan (analog), yang dahulunya masih menggunakan jarum kini sudah bisa menjadi digital, yang mana manusia tidak perlu lagi susah-susah membaca jarum jam yang keakuratan penunjukkannya tergantung pula oleh penglihatan mata manusia.

Keanekaragaman pengetahuan yang berkembang dengan pesat maka proses pengukuran pun dapat dilakukan dengan metode digital sebagai output dari pengukuran tersebut, yang berguna untuk lebih memudahkan dalam pengukuran serta posisi si pembaca dalam membaca hasil pengukuran dan juga untuk mendapatkan hasil yang lebih baik atau teliti.

Penulis tertarik untuk membahas suatu cara kerja rangkaian dalam hal menghitung kecepatan putaran pada suatu motor sehingga dapat di ketahui kecepatannya, yakni dengan menghitung kecepatan putaran per menit (revolutions

(14)

per minute) yang di singkat dengan RPM, mengunakan Tachometer. Alasan lainnya penulis menyadari bahwa proses pemahaman cara kerja dalam pengukuran ini merupakan bagian dari rangkaian elektronik yang kemudian dikaitkan dengan bidang mata kuliah yang dipelajari selama duduk di perkuliahan instrument.

Dengan penjelasan yang ada, maka penulis mengambil judul Karya Akhir

yakni, STUDI PENGUKURAN KECEPATAN PUTARAN

MENG-GUNAKAN TACHOMETER DIGITAL.

1.2.Tujuan Penulisan

Adapun tujuan penulisan ini adalah sebagai berikut, antara lain : 1. Untuk mempelajari dasar sistem instrumentasi berdasarkan teknik digital,

2. Untuk memahami konsep dasar pengukuran infra red dan komponen lainnya,

3. Untuk mengetahui karakteristik dan cara kerja sistem intrumentasi

berdasarkan teknik digital (elektronika),

4. dan sebagai bahan belajar dalam hal pemahaman rangkaian tersebut.

1.3.Batasan Masalah

Mengingat masalah yang akan dibahas cukup luas tentang cara kerja Tachometer Digital ini, maka penulis membatasi permasalahan ini sebagai berikut

1. Menjelaskan komponen-komponen yang digunakan, cara kerja pada

masing-masing blok rangkaian dan cara kerja rangkaian keseluruhan dari Tachometer Digital tersebut,

(15)

2. Serta teori-teori yang menunjang tentang elektronika dan sistem pengukuran, tetapi tidak secara mendetail melainkan yang dipandang perlu dikemukakan dan diketahui.

1.4.Sistematika Penulisan

Adapun untuk dapat memudahkan pemahaman, penulis membuat sistematika penulisan sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN

Berisikan tentang : Latar Belakang Masalah, Tujuan Penulisan, Batasan Masalah dan Sistematika Penulisan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Berisikan tentang teoritis dari : Tachometer, Teori Elektronika (Komponen-komponen yang berhubungan dengan sistem pengukuran tersebut) dan Teori Sistem Pengukuran Infra Red tersebut.

BAB III TACHOMETER DIGITAL

Berisikan tentang : Menjelaskan komponen-komponen yang digunakan pada masing-masing blok rangkaian Tachometer Digital.

BAB IV PEMBAHASAN

Berisikan tentang : Membahasan fungsi dan cara kerja rangkaian di masing-masing blok rangkaian (rangkaian input, pintu utama, rangkaian pembangkit pulsa, rangkaian kontrol dan rangkaian counter ) dan rangkaian power supplay.

(16)

Berisikan tentang : Kesimpulan dan saran yang didapat dari hasil penulisan dan pemahaman gambar serta saran yang membangun untuk lebih baik lagi.

(17)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Kita mengenal alat untuk mengukur kecepatan putaran motor secara mekanik yaitu Tachometer. Bila alat ini dipergunakan mengukur besaran putaran motor atau mobil dipandang sudah cukup teliti, namun untuk keperluan lain misalnya di dalam laboratorium yang memerlukan ketelitian yang lebih tinggi maka alat tersebut belum memiliki ketelitian yang lebih dikarenakan pada alat ini masih dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya medan magnit, goncangan, gesekan dan posisi motor terhadap pengaruh grafitasi bumi pada saat pengukuran.

Untuk memperkecil faktor di atas (pengaruh) adalah dengan menggunakan prinsip Opto Elektronic. Sebab dengan menggunakan prinsip ini pengaruh magnit dan lainnya dapat ditiadakan. Dimana pada dasarnya prinsip ini di bagi atas dua dasar kerja, yaitu optik dan elektronic. Bahan optik digunakan untuk memfokuskan cahaya (sinar), sedangkan untuk mengubah cahaya menjadi sinyal listrik dan selanjutnya menjadi pulsa sampai pada hasil pengukuran digunakan prinsip elektronika. Dengan demikian teori yang mendasari pembahasan tachometer dalam penulisan ini adalah teori elektronika dan sistem pengukuran.

II.1 Tachometer

Tachometer adalah sebuah instrumen atau alat yang mampu untuk mengukur kecepatan putaran dari poros engkol atau piringan, seperti yang terdapat pada sebuah motor atau mesin lainnya. Alat ini biasanya menampilkan revolutions per minute (RPM) pada sebuah pengukur skala analog maupun digital.

(18)

Putaran yang dimaksud adalah suatu gerak putar yang dihasilkan oleh benda atau alat berupa gerakan mekanik yang akan diukur kecepatannya, seperti putaran roda sepeda motor atau putaran roda gila mesin, motor listrik. Bagi tachometer putaran ini menjadi masukan untuk diukur.

Jika putaran atau masukan berupa analog (misalnya gerak putar poros) yang dikopel langsung dengan tachometer, maka tachometer dikenal dengan input analog. Namun putaran poros dapat dirubah menjadi bentuk digital dengan memanfaatkan sistem elektronika yang input tidak dikopel langsung, tachometer ini dikenal dengan input digital.

Dilihat dari hasil pengukuran Tachometer terbagi atas 2 yakni, digital dan

manual (analog). Digital dimana output dari pengukuran tersebut berupa angka

yang di tampilkan dengan menggunakan display atau seven segmen, sedangkan

Manual (analog) output dari hasil pengukuran tersebut berupa penunjukan dengan

jarum alat pengukur yang dapat kita baca pada skala

Gambar 2.1. Diagram Blok Tachometer Digital

Input

Putaran yang diubah menjadi sinyal digital, misalnya motor yang akan diukur kecepatannya beroprasi maka pada sensor menghasilkan tegangan, kemudian dikirim ke bagian penguat. Dibagian penguat tegangan (sinyal) dikuatkan dan diubah menjadi sinyal persegi, meskipun sinyal tersebut berbentuk sinus atau lain, tetapi masih secara periodik.

(19)

Proses

Proses perubahan input menuju output, dimana proses ini merupakan proses utama dalam pengukuran karena hasil pengukuran yang berbentuk digital atau pulsa persegi dilakukan suatu pengaturan secara elektronik yang teratur dan terencana sehingga hasil pengukuran dapat dilihat pada output misalnya pada seven segment.

Output

Berupa hasil proses yang memiliki nilai dari suatu pengukuran dalam bentuk perubahan digital sebesar 5 volt yang diindikasi menjadi bernilai 1 (high) dan lebih kecil dari 1 volt yang diindikasi menjadi bernilai 0 (low), dan ini dirubah menjadi analog dengan tampilan seven segmen, melalui shift register.

II.2 Teori Elektronika

Elektronika merupakan suatu bidang ilmu dimana di bagi atas elektronika analog dan digital, sebagai salah satu contoh elektronika digital. Dimana digital merupakan wahana dari pengembangan kalkulator, komputer, rangkaian terpadu, dan bilangan biner 0 dan 1. Hal ini merupakan suatu bidang yang menarik di dalam elektronika karena penggunaan rangkaian digital yang berkembang dengan pesat. Satu rangkaian terpadu yang kecil melaksanakan fungsi ribuan transistor, dioda dan resistor.

Pada tahun 1854 George Boole menciptakan logika simbolik yang sekarang dikenal dengan aljabar boole. Setiap peubah (variabel) dalam aljabar boole hanya memiliki dua keadaan atau dua harga, yaitu keadaan benar yang dinyatakan dengan 1 atau keadaan salah yang dinyatakan dengan 0. Aljabar Boole

(20)

yang memiliki dua keadaan ini semula dimaksudkan untuk menyelesaikan persoalan-persoalan logika.

Aljabar Boole diwujudkan berupa sebuah piranti atau sistem yang disebut dengan Gerbang Logika. Gerbang Logika adalah blok bangunan dasar untuk membentuk rangkaian elektronika digital, sebuah gerbang logika memiliki beberapa masukan tetapi hanya memiliki satu keluaran. Keluaran akan HIGH (1) atau LOW (0) tergantung level digital pada terminal masukan. Dengan menggunakan gerbang-gerbang logika, kita dapat merancang dan mendesain suatu sistem digital yang akan dikendalikan level masukan digital dan menghasilkan sebuah tanggapan keluaran tertentu berdasarkan rancangan rangkaian logika itu sendiri.

Beberapa gerbang logika dasar yang akan dibahas adalah gerbang logika

OR, gerbang logika AND, dan gerbang logika NOT (INVERTER). Sedangkan

gerbang-gerbang logika kombinasional adalah gerbang logika NOT OR (atau NOR), gerbang logika NOT AND (atau NAND), gerbang logika EXCLUSIVE OR (atau EXOR), gerbang logika EXCLUSIVE NOT OR (atau EXNOR), dimana pembahasan tidak mencakup gerbang-gerbang kombinasional tersebut.

Gerbang logika hanya beroperasi pada sistem bilangan biner, oleh karena itu disebut Gerbang Logika Biner yaitu logika 1 dan logika 0, atau biasa disebut HIGH dan LOW. Logika 1 (H) menyatakan level tegangan tinggi dan logika 0 (L) menyatakan tegangan rendah.

Berikut akan dibahas gerbang-gerbang logika yang dipakai dalam teknik digital, antara lain gerbang logika AND, gerbang logika OR dan gerbang logika NOT.

(21)

II.2.1. GERBANG AND (gerbang pengali)

Dimana sifatnya salah satu masukan bernilai 1 maka keluaran tetap 0 dan jika kedua masukkan juga bernilai 0 maka keluaran juga 0 akan tetapi jika kedua masukan bernilai 1 maka keluaran bernilai 1 atau HIGH.

Sifat lain dari AND adalah mempunyai lebih dari satu masukkan atau input, tetapi outputnya hanya satu. Hubungan antara input dan output dapat dinyatakan dengan persamaan berikut :

A . B = Y……….1)

Hubungan-hubungan gerbang AND juga dapat dilihat dari bagian-bagian di bawah ini berupa gambar, tabel kebenaran dan bentuk gelombang dari gerbang tersebut.

Gambar 2.2. Simbol Gerbang AND

Tabel 2.1. TABEL KEBENARAN

INPUT OUTPUT

A B Y

0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 1

B Y

1 0

t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8

Y A

(22)

II.2.2. GERBANG OR (gerbang penjumlah)

Gerbang OR biasa juga disebut dengan istilah setiap atau semua. Artinya bila salah satu atau semua input bernilai 1 atau high maka output bernilai 1 atau high dan jika kedua input bernilai 0 atau low maka outputnya bernilai 0 atau low.

Simbol gerbang OR dapat dilihat pada gambar di bawah beserta tabel kebenarannya.

Gambar 2.4. Simbol Gerbang OR

Tabel 2.2. TABEL KEBENARAN

INPUT OUTPUT

A B Y

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1

Hubungan antara input dan output ini dapat dinyatakan dengan persamaan berikut :

A + B = Y …...… 2)

B Y

1 0

t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8

Y A

(23)

II.2.3. GERBANG NOT (gerbang pembalik)

Gerbang Not biasa juga disebut inverter atau pembalik, yaitu bila input 1 atau high maka output bernilai 0 atau low serta kebalikannya, atau bila inputnya A maka outputnya A.

Gerbang Not adalah gerbang yang mempunyai satu input dan satu output, jadi hanya berfungsi sebagai pembalik pulsa yang masuk padanya. Simbol gerbang not dapat dilihat pada gambar di bawah beserta tabel kebenarannya.

Gambar 2.6. Simbol Gerbang NOT

Tabel 2.3. TABEL KEBENARAN

INPUT OUTPUT

A X

0 1

1 0

Dari gambar maupun tabel kebenaran, kita melihat sifat dari gerbang NOT adalah input dan outputnya selalu berlawanan/berbalikan. Hubungan ini dapat dinyatakan dengan pernyataan sebagai berikut :

A ≠ X ...…………3)

A X

A = Input

X = Y Output

(24)

II.2.4. Level ( harga ) Tegangan

Dalam sistem digital digunakan dua harga tegangan, yaitu harga (level) high dan level low biasa ditulis H dan L. Untuk harga tinggi biasa disebut logika 1 dan untuk harga rendah disebut logika 0.

Untuk menentukan harga tegangan ini tergantung dari pabrik yang memproduksi komponen (Integrated Circuit). Jenis yang digunakan dalam pembahasan ini adalah IC TTL (transistor transistor logic) mempunyai harga standart sebagai berikut :

Untuk harga tegangan high (H) atau logic 1, mempunyai harga tegangan dari 2,0 V sampai 5,0 V akan diterjemahkan menjadi sebuah tegangan TINGGI atau dinyatakan dengan logika 1 dan untuk tegangan low (L) atau logika 0, mempunyai harga tegangan dari 0 V sampai 0,8 V. Gambar di bawah memperlihatkan harga tegangan dari IC jenis TTL.

Logika 1 Tak tentu Logika 0

Gambar 2.8. Harga tegangan IC jenis TTL

Selanjutnya harga tegangan dalam operasi sistem digital 1 dan 0 atau logikanya misalnya 2,0–5,0 volt dan 0–0,8 volt perlu disesuaikan dari satu komponen kepada komponen lain dan biasanya disebut dengan interfice device dari satu rangkaian ke rangkaian lainya, alatnya disebut juga dengan Operational Amplifier (Op-Amp).

VOLT 5,0 2,0

0 0,8

(25)

II.2.5. Operational Amplifier ( Op-Amp )

Istilah penguat operasional (operational amplifier) secara umum meng-gambarkan tentang sebuah rangkaian penguat penting yang membentuk dasar dari rangkaian-rangkaian penguat audio dan video, penyaring atau tapis, buffer, penggerak-penggerak saluran, penguat instrumentasi, komparator atau pem-banding, osilator dan berbagai macam rangkaian analog lainnya.

Penguat Operasional dikenal juga secara umum dengan nama singkat Op-Amp. Meskipun rangkaian penguat operasional dapat dirancang dari komponen-komponen diskrit, namun demikian hampir seluruhnya selalu digunakan dalam bentuk rangkaian terintegrasi (integrated circuit, IC).

Op-amp pada dasarnya merupakan sebuah blok komponen yang sederhana. Sebuah op-amp akan memiliki dua buah terminal masukan dimana salah satu masukan disebut sebagai masukan pembalik (diberi tanda -) sementara satu masukan lainnya disebut dengan masukan non-pembalik (diberi tanda +).

Pada umumnya op-amp memiliki sebuah keluaran atau keluaran tunggal. Akan tetapi beberapa jenis op-amp khusus yang umumnya digunakan pada rangkaian-rangkaian frekuensi radio dapat memiliki dua buah terminal keluaran. Tetapi dalam bahasan ini, hanya op-amp keluaran tunggal yang akan dibahas. Simbol op-amp di tunjukkan oleh gambar di bawah.

(26)

Input op-amp bisa berupa tegangan searah maupun tegangan bolak-balik. Sedangkan output op-amp tergantung input yang diberikan. Jika input op-amp diberi tegangan searah dengan input Non Inverting (+) lebih besar dari pada input inverting (-), maka pada output op-amp akan positip (+). Sebaliknya jika input

Non Inverting (+) lebih kecil dari pada input inverting (-), maka output op-amp

akan negatip ( - ).

Jika input op-amp diberi tegangan bolak-balik dengan input Non

Inverting (+), maka pada output op-amp akan sephasa dengan inputnya tersebut.

Sebaliknya jika input Inverting (-) diberi sinyal/tegangan bolak-balik sinus, maka pada output op-amp akan berbalik phasa terhadap inputnya.

Dalam kondisi terbuka ( open ) besarnya tegangan output ( Uo ) adalah

Uo = AoL ( Ui1 – Ui2 ) ( 1 – 1 ) ...4 )

dimana :

Uo = Tegangan output

AoL = Penguatan open loop

Ui1 = Tegangan input Non Inverting

Ui2 = Tegangan input Inverting

II.2.6. Rangkaian Flip-Flop

Rangkaian flip-flop adalah suatu elemen logika bi-stabil yang mempunyai satu atau lebih input dan mempunyai dua output yang saling berlawanan (complementary), juga rangkaian ini biasa disebut rangkaian Multivibrator Bi-stabil.

Rangkaian flip-flop juga berfungsi untuk merubah keadaan dari satu posisi ke posisi lain, yaitu dari satu keadaan stabil pertama ke keadaan stabil kedua.

(27)

Bilamana flip-flop ini diberi sinyal dari luar atau biasa disebut sinyal trigger, ini membuat flip-flop berubah keadaannya.

Dalam pemakaiannya rangkaian flip-flop ini digunakan dalam komputer atau counter yang digunakan sebagai penyimpan data, penghitung biner dan memindah data (shift register). Dengan demikian flip-flop merupakan dasar dari pada rangkaian digital. Flip Flop yang merupakan penggabungan rangkaian logika terdiri dari gerbang AND, OR dan NOT, dapat berupa :

a. Flip-Flop RS

b. Flip-Flop RS yang Berdetak c. Flip-Flop D

d. Flip-Flop JK

II.2.6.1. Flip-Flop RS (RESET SET FLIP-FLOP)

Flip-flop RS disebut juga Penahan Transparan (Transparent Latches), karena keluaran flip-flop langsung menyebabkan terjadinya perubahan terhadap masukannya. Perubahan yang cepat disebabkan karena flip-flop SR langsung menanggapi perubahan sinyal pada bagian masukan sehingga keluaran Q akan langsung berubah sejalan dengan perubahan masukan. Keadaan sinyal masukan akan diingat dengan cara menahan sinyal masukkannya ke dalam rangkaian logikanya.

Flip-Flop RS mempunyai dua buah input yang diberi nama atau lebel SET (S) dan RESET (R) dan dua buah output yang diberi nama Q dan Q.

Pada gambar di bawah memperlihatkan simbol Flip-Flop RS yang memiliki dua buah output yang saling berlawanan, tidak seperti gerbang logika yang mempunyai satu output. Output Q dinamakan output normal dan yang

(28)

satunya merupakan kebalikannya dan ditulis Q yang berarti complement /berbalikan dengan output normal. Jika Q = 1 maka Q = 0 dan sebaliknya jika Q = 0 maka Q = 1.

Sebuah flip-flop RS yang terbuat dari gerbang logika NAND (NOT AND) sering disebut sebagai penahan NAND (NAND Lacth. Penahan NAND prinsip kerjanya sama dengan penahan NOR. Perbedaannya terletak pada keadaan level atau tingkat logikanya. Masukan-masukan SET dan RESET dari penahan NOR bekerja dari keadaan 0 (rendah) menjadi 1 (tinggi), sewaktu mengubah keadaan, sedangkan penahan NAND sebaliknya. Masukan-masukan SET dan RESET dari penahan NAND bekerja dari keadaan 1 (tinggi) menjadi 0 (rendah), sewaktu mengubah keadaan. Tetapi sekali lagi, prinsip kerja keduanya sama.

Tabel 2.4. Tabel Kebenaran Flip-Flop RS Keadaan

(komentar)

Input Output

R S Q Q

Pacu (terlarang) 0 0 Q Q

FF Set 0 1 1 0

FF Reset 1 0 0 1

Tak berubah (tak digunakan)

1 1 0 0

- - -

Q Q S

Input Output R

Q Q

- _-

Gambar 2.10. Simbol Flip-flop RS Gambar 2.11. Flip-flop RS menggunakan

gerbang NAND

(29)

II.2.6.2. Flip-Flop RS Terdetak

Flip-flop RS yang telah kita pelajari tersebut mempunyai penerapan yang terbatas, karena hanya mempunyai dua masukan yang harus dikendalikan secara silih berganti. Sebagai contoh penahan NOR, untuk mengaktifkan penahan NOR masukan SET harus diberi sinyal 1, kemudian Q akan 1. Untuk memadamkan keluaran Q dari penahan NOR masukan RESET harus diberi sinyal 1, maka keluaran Q akan 0. Masukan SET dan RESET harus silih berganti. Tidak diperkenankan bekerja secara sepihak terus-menerus dan juga tidak dapat bekerja secara bersama-sama atau berada dalam keadaan terlarang atau pacu. Maka pengoperasian Flip-Flop RS tanpa sinyal pendetak disebut tak serempak atau asinkron.

Flip-Flop RS tanpa pendetak kemudian dikembangkan menjadi flip-flop RS dengan ditambah masukan untuk sinyal pendetak (clock), maka disebut Flip-Flop RS terdetak (Clock SR Flip-Flip-Flop). Flip-flop RS terdetak bekerja dengan menggunakan sinyal pendetak. Pada hakekatnya prinsip kerja keduanya sama. Perbedaannya terletak pada operasi pengendalian masukan dan keluarannya.

Flip-flop RS terdetak ini harus menyesuaikan diri dengan sinyal pendetak atau menyinkronkan diri dengan sinyal pendetak. Apabila sinyal pendetak masukan pada logika 0, maka data yang masuk pada S dan R tidak akan ditanggapi atau diproses oleh flip-flop, sehingga keluaran Q tetap tidak berubah.

Jika sinyal pendetak berubah dari logika 0 menjadi 1, seketika itu juga masukan Set atau Reset akan ditanggapi, sehingga keluaran Q berubah. Pengoperasian Flip-Flop RS terdetak disebut secara serempak atau sinkron (karena bekerjanya menyesuaikan dengan irama waktu sinyal pendetak).

(30)

Tabel 2.5. Tabel Kebenaran Flip-Flop RS terdetak

Pendetak Set Reset Q

0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 nc nc nc nc nc 1 0 *

Keterangan : nc : (not condition : tak ada perubahan) * : pacu (keadaan terlarang)

II.2.6.3. Flip-Flop D (Data Flip-Flop atau Delayed Flip-Flop)

Penahan D yang paling sederhana dapat dibangun dengan menggunakan gerbang logika yang membentuk ekivalen penahan NAND (lihat Flip-flop RS pada pembahasan sebelumnya).

Sedangkan prinsip kerja penahan D jenis ini juga tak kalah sederhana. Isyarat-isyarat digital yang masuk pada D akan dibagi menjadi dua jalur. Jalur

Gambar 2.12. Simbol logic clocked RS Flip Flop

Gambar 2.13. Rangkaian Flip-flop RS Terdetak dan ekivalennya Input S Q Q R Output Clk S R Q Q Clk S’ R’ - -

(31)

pertama (1) melewati gerbang Inverter kemudian melewati gerbang NAND (atau OR dengan kedua masukan dibalik) yang berada dibagian atas, yaitu RESET. Sedangkan jalur yang kedua (2) langsung menuju kegerbang NAND (atau ekivalen OR dengan kedua masukan dibalik) yang dibagian bawah, yaitu SET.

Jika masukan D adalah 0 (atau low atau rendah) maka gerbang NAND yang di atas (atau RESET) akan 0 dan gerbang logika NAND yang di bawah (atau SET) akan 1, maka keluaran Q akan 0. Flip-Flop dalam keadaan RESET.

Tetapi jika masukan 1 (high = tinggi) maka gerbang logika NAND yang atas (RESET) akan 1 dan gerbang logika yang bawah (SET) akan 0, maka keluaran Q akan 1. Flip-Flop dalam keadaan SET.

Dalam penahan D tersebut tidak mungkin ada lagi keadaann yang terpacu. Gerbang logika tersebut berfungsi untuk menjamin supaya masukan S dan masukan R berada pada keadaan yanng berlawanan, sehingga dipastikan tidak akan terjadi keadaan pacu.

Penahan D ini sama seakali tidak menggunakan sinyal kendali apapun atau sinyal detak (clock) sekalipun. Rangkaian akan berada pada keadaan SET atau RESET dengan sendirinya sejalan dengan sinyal yang masuk pada D, yaitu 0 atau 1. jadi jika sinyal masukan 0 maka keluaran Q akan 0 dan sebaliknya jika sinyal masukan 1 maka keluaran Q juga 1.sehingga penggunaan Flip-Flop ini sendiri jarang sekali dipakai, baik dalam pemakaian yang umum maupun pada sistem digital atau komputer praktis.

Gambar 2.14. Diagram Blok Gambar 2.15. Rangkaian D Flip Flop

Q Q En

S R

Q Q 1

2 D

- -

(32)

Tabel 2.6. Tabel Kebenaran Flip-Flop D

D Q Keadaan

0 1

Reset Set

II.2.6.4. Flip-Flop JK

Dari semua Flip Flop yang dipelajari, masing-masing memiliki sifat dan kegunaan tertentu, yang kesemuanya memiliki sifat yang sama yakni sebagai penyimpan data. Disini kita akan menerangkan sedikit tentang Flip-Flop yang paling penting diantara yang pernah kita bahas sebelumnya, yaitu Flip-Flop JK. Dari semua Flip-Flop yang ada Flip-Flop JK adalah yang paling ideal digunakan sebagai piranti penyimpanan (memori).

Flip-Flop JK sangat luas penggunaannya, flip-flop ini dipakai pada setiap komputer digital maupun piranti-piranti digital lainnya. Dalam pemakaian bidang elektronika juga sangat banyak manfaatnya, misalnya sebagai Pencacah Frekuensi (Frequency Counter), pembagi frekuensi (Frequency Divider), pembangkit ragam-gelombang kotak simetri (Symetry Square Wave-form generator) dan lain-lain. Flop JK terbagi atas dua jenis, yaitu Flop JK Pemicuan Tepi dan Flip-Flop JK MS (Master-Slave) atau disebut juga Flip-Flip-Flop JK Majikan–Budak.

Dalam hal ini kita tidak menerangkan secara detail jenis tersebut tetapi kita akan menjelaskan secara garis besar dari kedua jenis Flip-Flop JK tersebut, antara lain :

1. Flip-Flop JK Pemicuan Tepi

(33)

II.2.7. Komponen-Komponen Pendukung II.2.7.1. Resistor (tahanan)

Resistor komponen pasif elektronika yang berfungsi untuk membatasi arus listrik yang mengalir. Berdasarkan kelasnya resistor dibagi menjadi 2 yaitu: Fixed Resistor dan Variable Resistor dan umumnya terbuat dari carbon film atau metal film, tetapi tidak menutup kemungkinan untuk dibuat dari material yang lain. Pada dasarnya semua bahan memiliki sifat resistif namun beberapa bahan tembaga, perak, emas, dan bahan metal umumnya memiliki resistansi yang sangat kecil. Bahan–bahan tersebut menghantar arus listrik dengan baik, sehingga dinamakan konduktor.

a. Fixed Resistor

Resistor merupakan komponen elektronika yang digunakan untuk membatasi jumlah arus yang mengalir dalam satu rangkaian. Yang disesuai dengan namanya resistor bersifat resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon. Tipe resistor pada umum berbentuk tabung porselen kecil dengan dua kaki tembaga. Dimana pada badannya memiliki kode warna, yang mana warna tersebut merupakan besaran dari resistor tersebut. Nilai besaran komponen ini di ukur dengan satuan Ohm

(34)

Tabel 2.7 Kode Warna Resistor

WARNA

GELANG KE

1 DAN 2 3 4

Hitam 0 x 1 1%

Coklat 1 x 10 2%

Merah 2 x 100 2%

Jingga 3 x 1000 -

Kuning 4 x 10000 -

Hijau 5 x 100000 -

Biru 6 x 1000000 -

Ungu 7 x 10000000 -

Abu-abu 8 x 100000000 -

Putih 9 x 1000000000 -

Emas - x 0.1 5%

Perak - x 0.01 10%

Tidak bewarna - - 20%

Untuk mengetahui besaran atau nilai dari komponen tersebut, kita dapat melihat tabel di atas, dimana gelang 1 dan 2 merupakan harga pokok atau tetapan, sedangkan gelang 3 merupakan faktor pengali dan gelang ke 4 merupakan faktor toleransi.

Dimana untuk mencari gelang pertama dapat dilihat pada gelang yang lebih ke pinggir dari komponen tersebut atau kita juga bisa berpedoman dengan warna yang ada di sisi pinggir dari ke 4 gelang tersebut. Jika warna tersebut tidak

(35)

memiliki nilai pada gelang 1 dan 2 maka gelang tersebut merupakan gelang ke 4 (gelang faktor toleransi).

b. Variable Resistor

Dimana pada resistor ini memiliki 2 tipe, Pertama dinamakan Variable Resistor, nilai dari komponen ini dapat diubah-ubah sesuai dengan yang kita inginkan. Contoh penggunaan, yakni pada pengaturan volume, bass, balance, dll. Dan kedua adalah Semi-Fixed Resistor, nilai dari resistor ini biasanya hanya diubah pada kondisi tertentu saja..

Contoh variable resistor, yang sering digunakan dengan cara memutar sampai 300 derajat putaran, atau lebih di kenal dengan nama Potensiometer. seperti pada gambar di bawah

Gambar 2.17. Potentiometers” atau “Trimmer Potentiometers

Dengan masing-masing bentuk memiliki fungsi, bentuk 1 sebagai dpotensiometer, bentuk 2 disebut semi fixed resistor dan biasanya terdapat pada PCB (Printed Circuit Board) dan bentuk 3 digunakan sebagai volume kontrol. Ketiga tipe tersebut memiliki perubahan nilai pengaturannya, seperti pada gambar.

(36)

Pada saat tipe A diputar searah jarum jam, awalnya perubahan nilai resistansi lambat tetapi ketika putarannya mencapai setengah atau lebih nilai perubahannya menjadi sangat cepat. Tipe ini sangat cocok dengan karakteristik telinga manusia. Karena telinga sangat peka ketika membedakan suara dengan volume yang lemah, tetapi tidak terlalu sensitif untuk membedakan perubahan suara yang keras. Biasanya tipe A ini juga disebut sebagai Audio Taper potensiometer. Untuk tipe B perubahan resistansinya adalah linier, cocok digunakan untuk Aplikasi Balance Control, resistance value adjustment in circuit, dll. Sedangkan untuk tipe C perubahan resistansinya kebalikan dari tipe A.

II.2.7.2. Kapasitor (Condensator)

Kapasitor adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan muatan listrik. Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki elektroda metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutup negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutup positif karena terpisah oleh bahan elektrik yang non-konduktif. Muatan elektrik ini tersimpan selama tidak ada konduktif pada ujung-ujung kakinya.

(37)

Gambar 2.19. Skema Kapasitor

Kapasitor merupakan komponen pasif elektronika yang sering dipakai didalam merancang suatu sistem yang berfungsi untuk mengeblok arus DC, Filter, dan penyimpan energi listrik. Yang membedakan tiap-tiap kapasitor adalah dielektriknya. Berikut ini adalah jenis– jenis kapasitor.

II.2.7.2.1. Electrolytic Capacitor (ELCO)

Gambar 2.20. Electrolytic Capacitor (ELCO)

Elektroda dari kapasitor ini terbuat dari alumunium yang menggunakan membrane oksidasi yang tipis. Karakteristik utama dari Electrolytic Capacitor adalah perbedaan polaritas pada kedua kakinya. Dari karakteristik tersebut kita harus berhati-hati di dalam pemasangannya pada rangkaian, jangan sampai terbalik. Bila polaritasnya terbalik maka akan menjadi rusak bahkan meledak, Biasanya jenis kapasitor ini digunakan pada rangkaian power supply.

(38)

II.2.7.2.2. Ceramic Capacitor (Kapasitor Keramik)

Kapasitor ini menggunakan bahan titanium acid barium untuk dielektriknya. Karena tidak dikonstruksi seperti coil maka komponen ini dapat digunakan pada rangkaian frekuensi tinggi. Biasanya digunakan untuk melewatkan sinyal frekuensi tinggi menuju ke ground. Kapasitor ini tidak baik digunakan untuk rangkaian analog, karena dapat mengubah bentuk sinyal.

Jenis ini tidak mempunyai polaritas dan hanya tersedia dengan nilai kapasitor yang sangat kecil dibandingkan kapasitor diatas.

Gambar 2.21. Kapasitor jenis ini biasanya terbuat dari bahan kertas, mica, keramik dll.

Nilai Kapasitor

Untuk mencari nilai dari kapasitor biasanya dilakukan dengan melihat angka/kode yang tertera pada badan kapasitor tersebut. Untuk kapasitor jenis elektrolit memang mudah, karena nilai kapasitansinya telah tertera dengan jelas pada tubuhnya. Sedangkan untuk kapasitor keramik dan beberapa jenis yang lain nilainya dikodekan. Biasanya kode tersebut terdiri dari 4 digit, dimana 3 digit pertama merupakan angka dan digit terakhir berupa huruf yang menyatakan toleransinya. Untuk 3 digit pertama angka yang terakhir berfungsi untuk menentukan 10n, nilai n dapat dilihat pada tabel dibawah.

(39)

Tabel 2.8. Nilai Kapasitor

Misalnya suatu kapasitor pada badannya tertulis kode 474J, berarti nilai kapasitansinya adalah 47 + 104 = 470.000 pF = 0.47µF sedangkan toleransinya 5%. Yang harus diingat didalam mencari nilai kapasitor adalah satuannya dalam pF (Pico Farad).

II.2.7.3. Transistor

Transistor adalah alat 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, dimana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya

Pada umumnya, transistor memiliki 3 terminal. Tegangan atau arus yang dipasang di satu terminalnya mengatur arus yang lebih besar yang melalui 2

(40)

terminal lainnya. Transistor adalah komponen yang sangat penting dalam dunia elektronik modern. Dalam rangkaian analog, transistor digunakan dalam amplifier (penguat). Rangkaian analog melingkupi pengeras suara, sumber listrik stabil, dan penguat sinyal radio. Dalam rangkaian-rangkaian sebagai sedemikian rupa sehingga berfungsi sebagai logic gate, memori, dan komponen-komponen lainnya.

Jenis-jenis Transistor

PNP P-channel

NPN N-channel

BJT JFET

Gambar 2.23. Simbol Transistor dari Berbagai Tipe

Secara umum, transistor dapat dibeda-bedakan berdasarkan banyak kategori:

• Materi semikonduktor: Germanium, Silikon, Gallium Arsenide

• Kemasan fisik: Through Hole Metal, Through Hole Plastic, Surface

Mount, IC, dan lain-lain

• Tipe:

yaitu

(41)

• Maximum kapasitas daya: Low Power, Medium Power, High Power

• Maximum frekwensi kerja: Low, Medium, atau High Frequency, RF

transistor, Microwave, dan lain-lain

• Aplikasi: Amplifier, Saklar, General Purpose, Audio, Tegangan Tinggi,

dan lain-lain

BJT

transistor. Cara kerja BJT dapat dibayangkan sebagai dua dioda yang terminal positif atau negatifnya berdempet, sehingga ada tiga terminal. Ketiga terminal tersebut adalah emiter (E), kolektor (C), dan basis (B).

FET

FET dibagi menjadi dua keluarga: Junction FET

Gate FET (IGFET) atau juga dikenal sebagai Metal Oxide Silicon (atau Semiconductor) FET

JFET membentuk sebuah Source dan Drain). Secara fungsinya, ini membuat N-channel JFET menjadi sebuah versi solid-state dari tabung vakum, yang juga membentuk sebuah dioda antar

depletion mode, keduanya memiliki impedansi input tinggi, dan keduanya

menghantarkan arus listrik dibawah kontrol tegangan input.

(42)

II.2.7.4. Seven Segment

Seven segment (7-segmen) adalah sebuah komponen untuk menampil-kan bilangan 0 sampai 9 yang banyak digunakan pada aplikasi yang memerlukan tampilan angka. 7-segments pada dasarnya adalah LED (Light Emitting Diode), yaitu diode yang dapat mengeluarkan cahaya bila diberi tegangan pada pin-nya. Gambar 7.1 di bawah ini memperlihatkan gambaran tentang 7-segment yang masing-masing segment diberi notasi mulai dari a, b, c, d, e, f, dan g.

LED tersebut terdiri dari 7 buah yang dihubungkan satu dengan lainnya. Cara menghubungkan pin pada seven segments ada 2 (dua) mode, yaitu Common Anode dan Common Katode. Common Anode adalah LED pada 7 segment semua pin anode-nya dihubungkan menjadi satu, sedangkan pin katoda dihubungkan ke port-port pada mikrokontroller atau input dari sistem yang ingin di tampilkan. Common anode digunakan untuk rangkaian yang memerlukan aktif rendah (active low). Sedangkan Common katode adalah semua pin katoda pada 7 segments disatukan, sedangkan pin anoda dihubungkan ke port-port pada mikokontroller atau input dari sistem yang ingin di tampilkan. Common katoda digunakan pada rangkaian yang memerlukan aktif tinggi (active high)

Gambar 2.24. Konfigurasi seven segment pada masing-masing common Seven Segmen ini juga ditambah 1 segmen yang berfungsi sebagai desimal point, dapat di lihat pada gambar di bawah :

(43)

Gambar 2.25. Susunan Seven Segmen

dimana Segmen yang paling atas disebut segmen a, segmen sebelah kanan atas disebut segmen b, dan seterusnya sesuai gambar di atas, dp merupakan singkatan dari desimal point.

Pada seven segment tipe common anoda di atas, untuk menyalakan salah satu segmen, maka katodanya harus diberi tegangan 0 volt atau logika low. Misalnya jika segmen a akan dinyalakan, maka katoda pada segmen a harus diberi tegangan 0 volt atau logika low, dengan demikian maka segmen a akan menyala, begitu juga untuk segmen lainnya.

Sedangkan tipe common katoda, katoda dari setiap LED dihubungkan menjadi satu kemudian dihubungkan ke ground dan anoda dari masing-masing LED berfungsi sebagai input dari seven segmen, seperti ditunjukkan pada gambar di atas.

Sesuai dengan gambar di atas, maka untuk menyalakan salah satu segmen, maka anodanya harus diberi tegangan minimal 5 volt atau logika high. Misalnya jika segmen a akan dinyalakan, maka anoda pada segmen a harus diberi tegangan minimal 5 volt atau logika high, dimana arus yang akan mengalir dalam LED kira-kira 20 mA (berlaku hampir untuk semua jenis LED), juga dihubungkan seri terhadap tahanan sehingga tidak merusak LED pada saat bekerja, dengan demikian maka segmen a akan menyala, demikian juga untuk segmen lainnya.

(44)

Gambar 2.26. Display Seven Segment

II.3. Sistem Pengukuran

Sistem pengukuran merupakan bagian pertama dalam suatu sistem pengendalian, jika input sistem pengendalian salah, maka output salah dan jika hasil pengukuran (input sistem pengendalian) salah, maka hasil pengendalian pasti salah, walaupun sebenarnya sistem pengendalian sangat baik.

Dilihat dari karakteristiknya instrument pengukuran di bagi atas 2 bagian, yakni Karakteristik Statis dan Dinamis. Dimana Karakteristik Statis adalah karakter yang menggambarkan parameter instrument dalam keadaan steady (Akurasi, Presisi, Toleransi, Range (span), Linieritas, Hysterisis), sedangkan

Karakteristik Dinamis, karakter yang menggambarkan respon (tanggapan)

dinamik (fungsi waktu), dimana hubungan input (nilai sesungguhnya) dan output (nilai yang ditunjukkan alat ukur) sebagai fungsi waktu dapat dinyatakan dengan persamaan :

( )

t bf y a dt dy a dt

y d a dt

y d

a _n

n n n

n + ₋ + + + =

−

− 1 1 0

1 ...

………. 5) dimana : y → variabel output deviasi

(45)

Variabel deviasi = selisih nilai sesungguhnya dengan nilai keadaan steady

Dengan demikian Prinsif Dasar Pengukuran dapat di lihat pada gambar di bawah :

Gambar 2.27. Prinsif Dasar Pengukuran dimana,

Transducer atau elemen pendeteksi

Yaitu elemen sistem pengukuran yang berfungsi mengubah satu bentuk informasi (signal) menjadi bentuk informasi lain. Perubahan bentuk informasi ini dimaksudkan untuk mendapatkan bentuk informasi yang dapat diukur

Signal Conditioner

Yaitu elemen sistem pengukuran yang berfungsi mengkonversi informasi dari transducer menjadi bentuk informasi yang dapat ditampilkan (didisplay). Elemen ini bertugas memperbesar informasi dari transducer agar dapat terbaca pada

display alat pengukuran.

Display

Yaitu elemen sistem pengukuran yang berfungsi mengkonversi signal instrumen dari satu bentuk menjadi bentuk lain yang didesain untuk memberikan persepsi bagi pengamat (orang yang melakukan pengukuran).

http://adrian_nur.staff.uns.ac.id/files/2009/10/03-sistem-pengukuran.pdf

Transducer Signal

Conditioner

Display / Recorder

Signal Signal

Kuantitas

(46)

Dalam sistem transmitter receiver yang umum adalah sebagai berikut dalam bentuk blok diagram.

Gambar 2.28. Blok diagram Sistem Pengukuran Infra Red Unsur-unsur yang ada dalam sistem pengukuran infra red (IRED) adalah :

1. Back Ground (latar belakang) 2. Udara atau lingkungan sekitar

3. Sumber cahaya

4. Sistem optik 5. Detektor

6. Proses sinyal dan penunjukan (display)

Dalam tujuan khusus, komponen-komponen dipilih dan direncanakan sesuai dengan tujuan pengukuran atau penelitian, dalam daerah panjang gelombang khusus dan jarak maksimum yang dapat dideteksi.

Pada umumnya sistem pengukuran dengan menggunakan IRED, semua didasarkan dari bentuk umum, yaitu :

1. Sistem Pengukuran pasif, 2. Sistem pengukuran Aktif.

I R

Sumber

Udara Atmosfir

Proses Signal

& Display Detektor

Sistem Optik Back Ground

(47)

II.3.1. Sistem Pengukuran IRED Pasif

Sistem pengukuran pasif, yaitu sistem yang hanya mendeteksi radiasi (pancaran) secara alami, yang dikirimkan oleh sumber, untuk pembahasan ini rasanya kurang efektif karena putaran yang akan diukur belum tentu berada dialam terbuka.

Gambar 2.29. Blok diagram sistem pengukuran IRED passip

II.3.2. Sistem Pengukuran IRED Aktif

Sistem pengukuran aktif, digunakan dengan menggunakan sumber-sumber buatan, untuk menyinari sasaran yang kemudian dipantulkan kembali ke sistem detektor, seperti diagram berikut.

Gambar 2.30. Pengukuran Infra Red sistem Aktif

I R

Sumber

Proses Signal

& Display Detektor

Sistem Optik Back Ground

Sasaran yang diterangi / diukur

Udara / atmosfer Filter

Sumber I R

Proses Signal

& Display Detektor

(48)

BAB III

TACHOMETER DIGITAL

Tachometer merupakan alat yang digunakan untuk mengukur suatu putaran, sehingga di ketahui nilai dari putaran tersebut. Dalam hal ini tachometer yang dibahas berupa Tachometer Digital, dimana output dari hasil pengukuran tersebut berupa angka yang dapat langsung dipahami oleh si pembaca.

Bab ini akan membahas fungsi rangkaian serta komponen yang digunakan pada masing-masing rangkaian, untuk memudahkan kita memahami cara kerja rangkaian pada masing-masing blok rangkaian. Dibagi atas 5 (lima) rangkaian yakni, rangkaian input, rangkaian pintu utama, rangkaian clock/time base, rangkaian kontrol dan rangkaian penghitung (counter).

3.1. Rangkaian Input

Rangkaian ini merupakan rangkaian awal dari proses pengukuran terhadap suatu putaran sehingga menghasilkan output yang dapat digunakan oleh rangkaian lainnya, rangkaian ini terdiri dari beberapa komponen elektronik, seperti pada gambar di bawah.

VCC +5 VOLT

2 1 8 3 4 6 5 C C B B E E 100 15 + PIRINGAN POROS 10 K LM 386 5K2 10 μf 6 7 1 2 4 5 14

SN 7413

PS 9 VOLT

VCC +5 VOLT

RANGKAIAN INPUT

TIL 81

TIL 31

(49)

Rangkaian input terdiri dari :

1. Sensor (transmitter, receiver dan tahanan). 2. Penguat (Amplifier)

3. Schmitt Trigger

Dalam bentuk blok bagian dapat kita gambar seperti di bawah ini :

Gambar 3.2. Rangkaian Input secara blok

untuk lebih jelasnya akan di bahas pada bab selanjutnya satu per satu rangkaian tachometer digital.

3.2. Rangkaian Pintu Utama (Main Gate)

Rangkaian pintu utama terdiri dari ¼ IC SN7400, fungsi pintu utama adalah melewatkan dan menahan pulsa yang masuk kepadanya. Bagian dalam IC SN7400 adalah Nand gate, ini berarti bila salah satu input nol (0) maka outputnya akan satu (1). Membuka dan menutupnya Nand Gate diatur oleh time base, yang mana besarnya diatur sesuai dengan kebutuhan. Output dari pintu utama akan merupakan input bagi counter yang akan menghitung besarnya pulsa tersebut.

Gambar 3.3. Rangkaian Pintu Utama

Sensor Amplifier Schmitt Trigger

¼ IC SN7400

Pulsa yang akan diukur

(50)

3.3. Rangkaian Clock (Rangkaian Pulsa)

Rangkaian ini terdiri dari beberapa IC, Oscilator dan komponen passip, fungsinya untuk membangkitkan frekuensi 1 MHz stabil. Ini dihasilkan dari IC SN7400, oscilator, tahanan dan kondensator. IC yang lain yaitu SN7490 berfungsi sebagai pembagi 10 dan 2, sehingga dihasilkan frekuensi yang diinginkan.

Output dari rangkaian clock ini merupakan salah satu input bagi rangkaian pintu utama yaitu time base (gating time), selain itu berfungsi sebagai output rangkaian input bagi rangkaian kontrol.

Gambar 3.4. Rangkaian Clock 14 13 12 11 10 9 8

1 2 3 4 5 6 7 VCC +5 VOLT

220 nF

1 K

1 M

Ke IC 7490, PIN 14

IC 7400

XTAL

2K2 1 K

7490 7490

7490 7490 7490 7490 7490

14 ₁₁₁₄ ₁₁₁₄ ₁₁ ₁₄ ₁₁ ₁₄ ₁₁ ₁₄ ₁₁₁₄ ₁₁

12 5 12 5 12 5 12 5 12 5 12 5 12 5

1 1 1 1 1 1 1

3 6 7 10 2 3 6 7 10

Dari IC 7400

VCC + 5 VOLT

0,1 Hz 1 Hz

10 Hz 100 Hz

1 K Hz 10 K Hz

100 K Hz 50 K Hz 5 K Hz 500 Hz 50 Hz 5 Hz _{0,5 Hz}

(51)

3.4. Rangkaian Kontrol

Rangkaian terdiri dari 2 (dua) buah IC 74121, tahanan dan kondensator yang berfungsi untuk memberikan pulsa set dan reset (latch dan strobe) ke rangkaian counter bagian memori yaitu IC 7475, tujuan dari pada pemberian pulsa ini agar memori dapat menyimpan sejenak pulsa dan kemudian melepasnya kembali untuk dihitung besarannya. Dan bersamaan dengan itu IC 7475 siap kembali menerima pulsa yang baru akan diukur besarnya, pada saat itu juga display siap memperlihatkan hasil pengukuran.

Gambar 3.5. Rangkaian Kontrol 1

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Q Q VCC +5 VOLT

R Ext C Ext

SN 74121

DARI TIME BASE

KE DECODER COUNTER 1 14

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Q Q VCC +5 VOLT

R Ext C Ext

SN 74121

DARI TIME BASE

(52)

3.5. Rangkaian Penghitung (Counter)

Rangkaian penghitung (counter) ini merupakan tempat memproses pulsa yang akan diukur dan sekaligus memperlihatkan hasil pengukuran pada display, dalam bentuk desimal yang dapat dibaca langsung. Rangkaian ini terdiri dari beberapa IC yaitu: IC SN7490, SN7475, SN7447 dan seven segmen.

Gambar 3.6. Rangkaian Penghitung (Counter) Clock dari Pintu Utama 12 5 4 13 4 5 7447 16

6 2 1 7

7475 15 9 10 16

3 7 6 2

12 11 9 8 14

2 3 6 7 10 7490

220 1 x 7

12 5 4 13 4 5 7447 16

6 2 1 7

7475 15 9 10 16

3 7 6 2

12 11 9 8 14

2 3 6 7 10 7490

220 1 x 7

12 5 4 13 4 5 7447 16

6 2 1 7

7475 15 9 10 16

3 7 6 2

12 11 9 8 14

2 3 6 7 10 7490

220 1 x 7

4 13 12 5 4 5 7447 16

6 2 1 7

7475 15 9 10 16

3 7 6 2

12 11 9 8 14

2 3 6 7 10 7490

220 1 x 7

Vcc + 5 V

Vcc + 5 V Set

Clock dari IC 74121 Reset

(53)

BAB III

TACHOMETER DIGITAL

3.1. Rangkaian Input

VCC +5 VOLT

2 1 8 3 4 6 5 C C B B E E 100 15 + PIRINGAN POROS 10 K LM 386 5K2 10 μf 6 7 1 2 4 5 14

SN 7413

PS 9 VOLT

VCC +5 VOLT

RANGKAIAN INPUT

TIL 81

TIL 31

Ke IC SN 7400

(54)

Rangkaian input terdiri dari :

1. Sensor (transmitter, receiver dan tahanan). 2. Penguat (Amplifier)

3. Schmitt Trigger

Dalam bentuk blok bagian dapat kita gambar seperti di bawah ini :

Gambar 3.2. Rangkaian Input secara blok

untuk lebih jelasnya akan di bahas pada bab selanjutnya satu per satu rangkaian tachometer digital.

3.2. Rangkaian Pintu Utama (Main Gate)

Gambar 3.3. Rangkaian Pintu Utama

Sensor Amplifier Schmitt Trigger

¼ IC SN7400

Pulsa yang akan diukur

(55)

3.3. Rangkaian Clock (Rangkaian Pulsa)

Output dari rangkaian clock ini merupakan salah satu input bagi rangkaian pintu utama yaitu time base (gating time), selain itu berfungsi sebagai output rangkaian input bagi rangkaian kontrol.

Gambar 3.4. Rangkaian Clock 14 13 12 11 10 9 8

1 2 3 4 5 6 7 VCC +5 VOLT

220 nF

1 K

1 M

Ke IC 7490, PIN 14

IC 7400

XTAL

2K2 1 K

7490 7490

7490 7490 7490 7490 7490

14 ₁₁₁₄ ₁₁₁₄ ₁₁ ₁₄ ₁₁ ₁₄ ₁₁ ₁₄ ₁₁₁₄ ₁₁

12 5 12 5 12 5 12 5 12 5 12 5 12 5

1 1 1 1 1 1 1

3 6 7 10 2 3 6 7 10

Dari IC 7400

VCC + 5 VOLT

0,1 Hz 1 Hz

10 Hz 100 Hz

1 K Hz 10 K Hz

100 K Hz 50 K Hz 5 K Hz 500 Hz 50 Hz 5 Hz _{0,5 Hz}

(56)

3.4. Rangkaian Kontrol

Gambar 3.5. Rangkaian Kontrol 1

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Q Q VCC +5 VOLT

R Ext C Ext

SN 74121

DARI TIME BASE

KE DECODER COUNTER 1 14

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Q Q VCC +5 VOLT

R Ext C Ext

SN 74121

DARI TIME BASE

(57)

3.5. Rangkaian Penghitung (Counter)

Gambar 3.6. Rangkaian Penghitung (Counter) Clock dari Pintu Utama 12 5 4 13 4 5 7447 16

6 2 1 7

7475 15 9 10 16

3 7 6 2

12 11 9 8 14

2 3 6 7 10 7490

220 1 x 7

12 5 4 13 4 5 7447 16

6 2 1 7

7475 15 9 10 16

3 7 6 2

12 11 9 8 14

2 3 6 7 10 7490

220 1 x 7

12 5 4 13 4 5 7447 16

6 2 1 7

7475 15 9 10 16

3 7 6 2

12 11 9 8 14

2 3 6 7 10 7490

220 1 x 7

4 13 12 5 4 5 7447 16

6 2 1 7

7475 15 9 10 16

3 7 6 2

12 11 9 8 14

2 3 6 7 10 7490

220 1 x 7

Vcc + 5 V

Vcc + 5 V Set

Clock dari IC 74121 Reset

(58)

BAB IV PEMBAHASAN

Pembahasan merupakan bagian yang akan membahas suatu permasalahan sehingga dapat dipahami maksud dan tujuannya. Pada bab ini akan membahas sedikit tentang fungsi komponen dan cara kerja pada masing-masing rangkaian tachometer digital sehingga di proses kerja yang dimaksud. Untuk memudahkan maksud tersebut, penulis akan membahas satu per satu terlebih dahulu dari masing-masing rangkaian setelah itu akan membahas cara kerja rangkaian lengkapnya.

IV.1. Cara Kerja Rangkaian Input

Pada rangkaian input terbagi atas beberapa bagian, diantaranya sensor, amplifier (penguat) dan schmitt trigger. Seperti terlihat pada blok di bawah.

Gambar 4.1. Rangkaian Input secara blok

IV.1.1. Sensor

Komponen yang digunakan lampu pemancar (transmitter lamp), lampu penerima (receiver lamp) dan tahanan. Perlu di tambahkan bahwa jika melakukan pengukuran pada motor atau sesuatu yang akan di ukur kecepatan putarannya maka pada as/poros dari benda yang diukur dipasangkan plate piringan berbentuk lingkaran, sehingga memudahkan kita dalam pengukuran tersebut.

Plate piringan berfungsi sebagai saklar untuk membuka dan menutup

cahaya yang masuk ke lampu penerima. Bilamana lampu pemancar, lubang

(59)

piringan dan lampu penerima berada pada satu garis lurus maka diperoleh sinyal pada lampu penerima, tetapi bila terjadi sebaliknya maka tidak ada sinyal yang dihasilkan. Jika proses berjalan terus menerus, maka akan didapat sinyal yang akan kita ukur. Seperti pada gambar di bawah,

Gambar 4.2. Pulsa yang akan di ukur

Plate piringan ada baiknya terbuat dari bahan fiber dan tidak terlalu tebal dengan tujuan agar tidak menambah beban yang lebih terhadap motor atau sesuatu yang diukur dan tipisnya bahan membuat gesekan terhadap udara dapat diabaikan. Dimana pilot lamp (tramsmitter) yang digunakan jenis PN Galium Arsenide Infrared yaitu TIL31 sedangkan receiver lamp diambil phototransistor jenis TIL81 yang merupakan pasangan yang baik/cocok.

Dengan uraian di atas, berputarnya motor otomatis plate piringan berputar serempak (bersama). Dimana sensor ( transmitter dan receiver) telah siap dengan tegangannya 5 volt, maka pengukuran pun telah berlangsung yang kemudian akan di lanjutkan ke bagian penguat (amplifier).

Rangkaian Sensor jenis PN Galium Arsenide (IRED) TIL31 dan phototransistor TIL81, terlihat pada gambar di bawah.

15 C B

E RE

5 V +

5 V

Cahaya C B

RL = 100

+ _-

(60)

IV.1.2. Penguat (Amplifier)

Amplifier berfungsi sebagai penguat, sebab sinyal yang dihasilkan sensor masih lemah, artinya belum cukup membuat IC bekerja dengan level yang telah ditetapkan pabrik yang memproduksi IC tersebut. Sebab dalam rangkaian tersebut diambil IC jenis TTL, maka level tegangan sesuai dengan yang telah diuraikan terdahulu pada bab teori.

IC yang digunakan pada rangkaian tersebut adalah LM386 yang berpenguatan sampai 200 kali, dimana IC tersebut memiliki sinyal keluaran dari sensor berkisar 1 sampai 1,2 volt, maka diperlukan 2 sampai 4 kali saja.

Gambar 4.5. Rangkaian Penguat LM386

IV.1.3. Rangkaian Schmitt Trigger

Rangkaian ini berfungsi membentuk pulsa persegi, dimana input dapat berbentuk sinus atau lain, asal secara periodik. Dimana fungsi schmitt trigger sendiri adalah untuk memperbaiki sinyal atau bentuk sinyal menjadi benar-benar persegi. Pada prinsipnya bekerja sebagai rangkaian monostabil multivibrator, yaitu yang mempunyai kedudukan hanya satu yang stabil.

2 8

7 6 5

4 1

LM 386

R 10 K OHM

Vcc + 5 VOLT

Ke Schmitt Trigger

14 13 12 11 10 9 8

1 2 3 4 5 6 7

NC + 5 volt

(61)

IV.2. Cara Kerja Rangkaian Pintu Utama (Main Gate)

Pada pintu utama, digunakan IC SN7400 dimana IC ini berfungsi untuk menahan atau melewatkan pulsa (sinyal) yang akan diukur atau biasa disebut sebagai swicthing, pengaturan lamanya membuka dan menutup pintu utama ditentukan oleh time base (gating time), yang mana besarnya tetap.

Sifat Gerbang NAND dimana bila salah satu inputnya low (0), maka outputnya akan logika high (1). Dimana pintu utama mempunyai dua buah input, yaitu :

1. Pulsa (sinyal) yang akan diukur besarannya

2. Pulsa yang menentukan membuka dan menutupnya pintu utama, biasa

disebut pulsa clock.

IC ini akan bekerja berdasarkan sinyal (pulsa) yang masuk kepadanya, dimana pada saat pintu utama menerima kedua sinyal tersebut dia akan membuka (melewatkan) atau mengeluarkan sinyal ke bagian counter dan pada saat salah satu sinyal tidak masuk padanya maka tertutup atau sinyal ditahan dan pada saat ini pula digunakan untuk menghitung pulsa pada counter.

Untuk di ketahui bahwa pulsa (sinyal) yang tidak masuk merupakan sinyal yang berasal dari rangkaian clock/time base, yang mana waktu tersebut dapat di atur sesuai dengan yang diinginkan. Pada rangkaian ini waktu yang di buat selama 10 detik tiap periodenya.

(62)

IV.3. Cara Kerja Rangkaian Clock atau Pembangkit Pulsa

Rangkaian clock atau pembangkit pulsa berfungsi untuk membentuk atau membangkitkan berbagai jenis pulsa yang diinginkan, dimana pada pembahasan ini berfungsi sebagai pulsa clock dan pulsa control.

Osilator adalah rangkaian yang digunakan, dimana fungsi osilator itu sendiri adalah suatu rangkaian yang menghasilkan keluaran yang berubah-ubah secara periodik dengan waktu. Keluarannya bisa berupa

Jadi pulsa (sinyal) yang dibangkitkan atau dikeluarkan oleh Kristal Oscillator, IC SN7400 dan komponen-komponen pasif maupun aktif meng-hasilkan frekuensi output sebesar 1 MHz, sehingga perlu diubah menjadi frekuensi yang diinginkan, sesuai dengan kebutuhan maka digunakan IC SN7490 yang berfungsi sebagai pembagi sepuluh (10) sehingga menghasilkan frekuensi yang dapat digunakan.

Dalam hal ini IC tersebut digunakan berulang-ulang kali agar di dapat frekuensi yang kecil sebesar 0,1 Hz yang berfungsi untuk pulsa ke rangkaian pintu utama (sebagai time base/pulsa input) dan rangkaian kontrol (latch dan strobe).

Gambar 4.7. Rangkaian Pembagi Pulsa hingga 0,1 Hz

7490 7490

7490 7490 7490 7490 7490

0,1 Hz 1 M Hz

(63)

Untuk diketahui rangkaian pembangkit pulsa merupakan jantung dari rangkaian tachometer ini sehingga perlu dilakukan ketelitian yang baik sehingga didapat frekuensi yang diinginkan.

IV.4. Cara Kerja Rangkaian Kontrol

Rangkaian ini berfungsi untuk memberikan pulsa set dan reset kepada rangkaian counter, agar pulsa dapat dibaca pada display selama selang waktu tertentu dan direset kembali untuk digunakan mengisi kembali rangkaian memori.

Pada saat pulsa (sinyal) yang dikirim rangkaian clock sampai ke rangkaian kontrol maka IC SN74121 tersebut pun bekerja dengan pengaturan waktu yang telah ditentukan terlebih dahulu, sehingga pulsa yang di keluarkannya dapat digunakan untuk keperluan sinyal input ke rangkaian counter.

Waktu kerja yang diperlukan untuk rangkaian ini, dapat digunakan rumus sebagai berikut :

7 , 0 =

τ ... 6) berdasarkan rumus di atas kita dapat menentukan waktu yang diperlukan, sesuai dengan batasan yang ditentukan. Dimana nilai C = 220 μf, R Reset = 22 K dan R Set = 10 K (reset) maka besarnya τ dapat diketahui, sebagai contoh : Untuk R reset = 22K Ohm, maka τ1 adalah :

RC 7 , 0 = τ 6 3 10 . 220 . 10 . 22 . 7 , 0 − =

τ τ =3.3 detik

Untuk R set = 10K Ohm, maka τ2 adalah :

RC 7 , 0 = τ 6 3 10 . 220 . 10 . 10 . 7 , 0 − =

(64)

Maka waktu tersebut digunakan untuk mengirim sinyal (tegangan) dari rangkaian kontrol ke rangkaian counter, dimana pengaturan waktu untuk mengontrol proses perhitungan pada rangkaian counter.

IV.5. Cara Kerja Rangkaian Penghitung (Counter)

Counter berfungsi untuk menghitung pulsa yang masuk ke rangkaian, dalam hal ini pulsa yang masuk dari rangkaian pintu utama diubah menjadi tegangan yang kemudian diubah menjadi bentuk desimal yang dapat dilihat pada display (seven segment).

Dalam counter sendiri dikenal ada dua jenis ditinjau dari sudut cara kerjanya, yaitu Counter Up dan Counter Down.

IV.5.1. Counter Up

Counter Up merupakan perhitungan naik yang dimulai dari 0 sampai 15 (F), dimana pada counter ini menggunakan 4 buah flip-flop, seperti pada tabel di bawah :

Tabel 4.1. Counter Up Bilangan

Desimal

Bilangan Biner

MSB. D C B A

0 1 2 3 4 5 dan seterusnya 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1

(65)

IV.5.2. Counter Down

Counter Down merupakan kebalikan dari counter up, yaitu hitungan menurun, seperti pada tabel di bawah :

Tabel 4.2. Counter Down Bilangan

Desimal

Bilangan Biner

MSB. D C B A

15 14 13 12 11 dan seterusnya 2 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0

pada rangkaian tachometer digital ini digunakan counter up, sehingga didapat besarnya hasil pengukuran putaran tersebut.

Pada rangkaian Counter ini IC yang digunakan terdiri dari IC SN7490, SN7475, SN7447 dan seven segmen (display). IC SN7490 tidak berfungsi sebagai pembagi 10 tetapi berfungsi sebagai penghitung pulsa, IC SN7475 berfungsi sebagai memori yaitu menyimpan sejenak pulsa sesuai yang diinginkan, kemudian dikeluarkan kembali dan selanjutnya Flip Flop siap kembali menerima pulsa baru dan IC SN7447 berfungsi sebagai pengubah tegangan (driver) atau decoder, yaitu mengubah pulsa menjadi besaran tegangan, yang kemudian tegangan ini akan diubah menjadi bentuk angka (desimal) yang dapat dilihat pada seven segment. Dan untuk lebih jelasnya tentang IC tersebut dapat dilihat pada lampiran.

(66)

Sinyal yang diterima IC SN7490 berasal dari rangkaian pintu utama dan rangkaian kontrol pada posisi set, maka IC tersebut pun bekerja menghitung pulsa yang masuk padanya kemudian hasil tersebut diteruskan ke memori untuk di simpan sesaat. Setelah menerima pulsa, IC SN7475 ini menunggu sinyal reset (latch) dari rangkaian kontrol untuk menyimpan data perhitungan dan bila mendapat pulsa set (strobe) maka pulsa dikeluarkan sekaligus IC ini siap untuk menerima pulsa baru yang akan diukur kecepatannya.

Pulsa atau sinyal yang berada di memori secara langsung dikirim ke IC SN7447 untuk di ubah menjadi besaran tegangan sehingga bisa terima oleh seven segment dan dapat dilihat hasil pengukuran tersebut.

IV.6. Cara Kerja Rangkaian Lengkap Tachometer Digital

Rangkaian tachometer digital ini terdiri dari berbagai rangkaian, yang kesemuanya saling berhubungan satu sama lainnya sehingga dapat dilakukan suatu pengukuran dan diketahui hasil pengukuran tersebut.

Seperti pada skema rangkaian input pada posisi standby (siap), pada saat beban yang diukur berputar maka pada sensor tersebut mengeluarkan tegangan secara periodik untuk dikirim ke rangkaian penguat (IC LM386) dalam hal ini agar sinyal tersebut lebih kuat yang kemudian dikirim ke IC SN7413 untuk membentuk sinyal (pulsa) persegi sehingga bias dibaca oleh rangkaian pintu utama (IC SN7400).

Pulsa yang dihasilkan rangkaian input ditahan terlebih dahulu di rangkaian pintu utama dikarenakan menunggu pulsa yang di hasilkan oleh rangkaian clock. Pada saat rangkaian clock mengeluarkan pulsa ke rangkaian pintu utama maka

(67)

rangkaian pintu utama pun bekerja, dimana bekerjanya rangkaian pintu utama tergantung dari waktu yang di berikan oleh rangkaian clock (waktu 10 detik).

Pulsa yang dihasilkan oleh rangkaian pintu utama di kirim ke rangkaian counter untuk di hitung besaranya, tetapi proses tersebut menunggu sinyal atau pemicu dari rangkaian kontrol. Dalam hal ini, untuk mengaktifkan rangkaian kontrol dibutuhkan pulsa atau sinyal dari rangkaian clock. Setelah pulsa diterima rangkaian kontrol maka rangkaian ini mengeluarkan pulsa set dan reset yang berfungsi untuk mengatur proses perhitungannya.

Dimana pada posisi set, sinyal yang di keluarkannya dikirim ke IC SN7490 yang membantu penghitung pulsa yang dikirim oleh rangkaian pintu utama dan pada saat itu IC SN7490 pun bekerja yang dimulai dari posisi satuan hingga ke posisi ribuan, setelah itu di kirim ke memori (IC SN7475).

Sedangkan di posisi reset, sinyal tersebut dikirim ke IC memori (SN7475) untuk mereset kembali hasil pembacaan sehingga IC tersebut bisa diisi kembali oleh sinyal berikutnya. Pulsa atau sinyal yang berada di memori secara langsung dikirim ke IC SN7447 untuk di ubah menjadi besaran tegangan sehingga bisa terima oleh seven segment dan dapat dilihat hasil pengukuran tersebut.

Untuk diketahui pada rangkaian counter ke 3 (tiga) IC dan seven segmen tersebut bekerja secara bersama yang dimulai pada posisi satuan hingga ke posisi ribuan.

IV.7. Power Supplay (Catu Daya)

Power supply berfungsi untuk mensupply arus dan tegangan ke seluruh rangkaian yang ada, dalam hal ini tegangan yang digunakan sebesar 5 volt.

(68)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

Dari uraian bab-bab sebelumnya penulis mengambil beberapa kesimpulan dan saran yang berguna untuk penulis dan pembaca secara umum, sehingga lebih lengkap proses penulisan Karya Akhir ini.

V.1. Kesimpulan

1. Rangkaian Input merupakan rangkaian awal pengukuran kecepatan

putaran dan juga rangkaian mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital sehingga bisa dihitung besarannya, dimana sinyal tersebut diubah menjadi pulsa persegi.

2. Waktu kerja yang dihasilkan rangkaian pintu utama tergantung besarnya

frekuensi yang dihasilkan rangkaian clock atau time base yang merupakan input pada rangkaian pintu utama.

3. Rangkaian clock merupakan rangkaian pembangkit pulsa yang

digunakan untuk membantu proses pengukuran atau perhitungan pulsa, dimana frekuensi awal yang dihasilkan sangat tinggi mencapai 1 MHz yang kemudian turunkan beberapa kali oleh IC SN7490 hingga mendapat frekuensi 0,1 Hz (10 detik).

4. Set dan Reset (lacth dan Strobe) pada rangkaian kontrol digunakan untuk mengontrol atau mengatur proses penyimpanan dan pelepasan kembali memori sehingga perhitungan dapat terus berjalan.

(1)

IV.6. Cara Kerja Rangkaian Lengkap Tachometer Digital

(2)

rangkaian pintu utama pun bekerja, dimana bekerjanya rangkaian pintu utama tergantung dari waktu yang di berikan oleh rangkaian clock (waktu 10 detik).

Untuk diketahui pada rangkaian counter ke 3 (tiga) IC dan seven segmen tersebut bekerja secara bersama yang dimulai pada posisi satuan hingga ke posisi ribuan.

IV.7. Power Supplay (Catu Daya)

(3)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

Dari uraian bab-bab sebelumnya penulis mengambil beberapa kesimpulan dan saran yang berguna untuk penulis dan pembaca secara umum, sehingga lebih lengkap proses penulisan Karya Akhir ini.

V.1. Kesimpulan

1. Rangkaian Input merupakan rangkaian awal pengukuran kecepatan putaran dan juga rangkaian mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital sehingga bisa dihitung besarannya, dimana sinyal tersebut diubah menjadi pulsa persegi.

2. Waktu kerja yang dihasilkan rangkaian pintu utama tergantung besarnya frekuensi yang dihasilkan rangkaian clock atau time base yang merupakan input pada rangkaian pintu utama.

3. Rangkaian clock merupakan rangkaian pembangkit pulsa yang digunakan untuk membantu proses pengukuran atau perhitungan pulsa, dimana frekuensi awal yang dihasilkan sangat tinggi mencapai 1 MHz yang kemudian turunkan beberapa kali oleh IC SN7490 hingga mendapat frekuensi 0,1 Hz (10 detik).

4. Set dan Reset (lacth dan Strobe) pada rangkaian kontrol digunakan untuk mengontrol atau mengatur proses penyimpanan dan pelepasan kembali memori sehingga perhitungan dapat terus berjalan.

(4)

5. Rangkaian Counter merupakan rangkaian yang menggabungkan beberapa IC untuk menjalankan proses perhitungan dan pengubahan pulsa menjadi besaran tegangan yang digunakan untuk membentuk angka (desimal) pada seven segment.

V.2. Saran

1. Untuk mendapatkan ketelitian pengukuran yang baik, sebaiknya pembuatan sensor (bagian mekanik) dibuat dengan bahan yang baik. 2. Untuk memperoleh ketelitian yang baik dari proses pengukuran

sebaiknya menggunakan komponen yang memenuhi standart dalam proses pengukuran.

3. Jika diamplikasikan ke alat, maka alat ini bisa dijadikan titik tolak untuk pengembangan pemakaian pengukuran kecepatan dengan menggunkan InfraRed sebagai sensor.

(5)

DAFTAR PUSTAKA

Clayton George, Winder Steve, 2005, Operational Amplifier, Edisi Kelima, Jakarta : Erlangga.

Malvino. Albert Paul, 1985, Prinsip-prinsip Elektronika, Edisi Ketiga, Jakarta : Erlangga.

Tokheim. Roger L., 1995, Elektronika Digital, Edisi Kedua, Jakarta : Erlangga

Wasito S., Data Sheet Book 1, PT. Elex Media Komputindo, Gramedia-Jakarta.

Wijaya Widjanarka. N.Ir, 2006, Teknik Digital, Jakarta : Erlangga

Willa Lukas, 2007, Teknik Digital, Microprosessor dan Microkomputer, Informatika : Bandung.

Woollard. Barry G., 2003, Elektronika Praktis, Cetakan Kelima, Jakarta : Pradnya Paramita.

_______, 2011,

(6)

¼ IC SN 7400

CATU DAYA STABIL 5 V DC/ 3 A

RANGKAIAN KONTROL

14 13 12 11 10 9 8

1 2 3 4 5 6 7

IC 7400 Clock dari Pintu Utama Time Base PINTU UTAMA (MAIN GATE) Pulsa yang di ukur 1 14

2 3 4 5 6 7

8 9 10 11 12 13 NC Q Q VCC +5 VOLT

22 K 220 μf

SN 74121

1 14

2 3 4 5 6 7

8 9 10 11 12 13 NC Q Q

VCC +5 VOLT 10 K 220 μf

SN 74121 12 5 4 13 4 5 7447 16

6 2 1 7

7475 15 9 10 16

3 7 6 2

12 11 9 8

2 3 6 7 10 7490

220 1 x 7

12 5 4 13 4 5 7447 16

6 2 1 7

7475 15 9 10 16

3 7 6 2

12 11 9 8

2 3 6 7 10 7490

220 1 x 7

12 5 4 13 4 5 7447 16

6 2 1 7

7475 15 9 10 16

3 7 6 2

12 11 9 8

2 3 6 7 10 7490

220 1 x 7

4 13 12 5 4 5 7447 16

6 2 1 7

7475 15 9 10 16

3 7 6 2

12 11 9 8

2 3 6 7 10 7490

220 1 x 7

Vcc

+ 5 V

Vcc + 5 V

Clock dari IC 74121 PENGHITUNG (COUNTER) LATCH / SET VCC +5 VOLT

2 1 8

3 4 6

5 C C B B E E 100 15 + PIRINGAN POROS 10 K LM 386 5K2 10 μf 6 7 1 2 4 5 14

SN 7413

POWER SUPPLAY

VCC +5 VOLT

RANGKAIAN INPUT TIL 81 TIL 31 TRANSMITTER RECEIVER STROBE / RESET

Studi Pengukuran Kecepatan Putaran Menggunakan Tachometer Digital

KARYA AKHIR

STUDI PENGUKURAN KECEPATAN PUTARAN

MENGGUNAKAN TACHOMETER DIGITAL

PROGRAM DIPLOMA - IV

TEKNOLOGI INSTRUMENTASI PABRIK

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

STUDI PENGUKURAN KECEPATAN PUTARAN

MENGGUNAKAN TACHOMETER DIGITAL

( )

Parts

Dokumen yang terkait

Uji Berbagai Tingkat Kecepatan Putaran Terhadap Kualitas Hasil Pada Alat Pengering Kelapa Parut (Desiccated Coconut)

Sistem Pengolahan Sinyal Sebagai Pengukuran Kecepatan Motor Menggunakan Modulasi Digital FSK (Frequency Shift Keying)

PENGATURAN KECEPATAN PUTARAN MOTOR DC MENGGUNAKAN DUAL PROSESOR

Sistem Pengolahan Sinyal Sebagai Pengukuran Kecepatan Motor Menggunakan Modulasi Digital FSK (Frequency Shift Keying)

TACHOMETER DIGITAL SEPEDA MOTOR BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51

Pengukur Kecepatan Putaran Motor Penggerak Sepeda Motor Secara Nirkabel Berbasis Rangkaian Digital

Design Of Low Cost 3 Digit Digital Tachometer.

Digital Tachometer.

Pengaturan Kecepatan Putaran Motor Listr

PENGATURAN KECEPATAN PUTARAN MOTOR DC PENGUAT SENDIRI DENGAN MENGGUNAKAN THYRISTOR

Dukungan

Links

Studi Pengukuran Kecepatan Putaran Menggunakan Tachometer Digital

KARYA AKHIR

STUDI PENGUKURAN KECEPATAN PUTARAN

MENGGUNAKAN TACHOMETER DIGITAL

PROGRAM DIPLOMA - IV

TEKNOLOGI INSTRUMENTASI PABRIK

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

STUDI PENGUKURAN KECEPATAN PUTARAN

MENGGUNAKAN TACHOMETER DIGITAL

( )

Parts

Dokumen yang terkait

Uji Berbagai Tingkat Kecepatan Putaran Terhadap Kualitas Hasil Pada Alat Pengering Kelapa Parut (Desiccated Coconut)

Sistem Pengolahan Sinyal Sebagai Pengukuran Kecepatan Motor Menggunakan Modulasi Digital FSK (Frequency Shift Keying)

PENGATURAN KECEPATAN PUTARAN MOTOR DC MENGGUNAKAN DUAL PROSESOR

Sistem Pengolahan Sinyal Sebagai Pengukuran Kecepatan Motor Menggunakan Modulasi Digital FSK (Frequency Shift Keying)

TACHOMETER DIGITAL SEPEDA MOTOR BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51

Pengukur Kecepatan Putaran Motor Penggerak Sepeda Motor Secara Nirkabel Berbasis Rangkaian Digital

Design Of Low Cost 3 Digit Digital Tachometer.

Digital Tachometer.

Pengaturan Kecepatan Putaran Motor Listr

PENGATURAN KECEPATAN PUTARAN MOTOR DC PENGUAT SENDIRI DENGAN MENGGUNAKAN THYRISTOR

Dokumen yang Anda mencari sudah siap untuk unduhkan