SAKLAR LAMPU RUANGAN OTOMATIS DENGAN GERBANG DIGITAL DAN RANGKAIAN KOMPARATOR

  

SAKLAR LAMPU RUANGAN OTOMATIS

DENGAN GERBANG DIGITAL DAN RANGKAIAN

KOMPARATOR

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

  

Program Studi Teknik Elektro

Disusun oleh :

MERARINTA GINTING

  

NIM : 015114054

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

  

2007

  

SAKLAR LAMPU RUANGAN OTOMATIS

DENGAN GERBANG DIGITAL DAN RANGKAIAN

KOMPARATOR

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

  

Program Studi Teknik Elektro

Disusun oleh :

MERARINTA GINTING

  

NIM : 015114054

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

  

2007

  

AUTOMATIC ROOM LIGHT SWITCH

USING DIGITAL GATE AND COMPARATOR CIRCUIT

FINAL PROJECT

Submitted for the Partial Fulfillment of the Requirements

for the Degree of Electrical Engineering of Electrical

  

Engineering Program Study

By :

MERARINTA GINTING

  

015114054

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

FACULTY OF ENGINEERING

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

  

2007

  

Lembar pernyataan keaslian karya

” Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir yang saya tulis

ini tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah

disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya

ilmiah ”

  Yogyakarta, Februari 2007 Merarinta Ginting

  Motto “ Oleh karena engkau berharga di mataKu dan mulia, dan Aku ini mengasihi engkau “

  Yesaya 43 : 4a

  

INTISARI

  Alat yang dibuat oleh penulis sebagai tema tugas akhir adalah saklar lampu ruangan yang bekerja secara otomatis berdasarkan ada tidaknya orang di dalam ruangan dan intensitas cahaya di luar ruangan. Ketika tidak ada orang di dalam ruangan maka lampu secara otomatis akan mati dan ketika ada orang di dalam ruangan maka lampu akan menyala dengan jumlah lampu yang menyala berdasarkan intensitas cahaya di luar ruangan. Jumlah orang yang ada di dalam ruangan dibatasi sampai 99 orang.

  Alat ini terdiri atas satu sensor LDR yang dipasang pada pintu masuk, satu sensor LDR yang dipasang pada pintu keluar dan satu sensor LDR di luar ruangan. Jumlah orang di dalam ruangan akan ditunjukkan oleh seven segment. Pencacah yang digunakan adalah

  IC 74LS192. Rangkaian komparator digunakan sebagai pembanding tegangan pada rangkaian sensor pintu dan rangkaian sensor di luar ruangan.

  Sehingga dapat disimpulkan bahwa Saklar Lampu Ruangan Otomatis dengan Gerbang Digital dan Rangkaian Komparator dapat dibuat dan bekerja. Dari hasil pengamatan, didapatkan bahwa tinggi badan dan lambaian tangan berpengaruh dalam hasil cacahan orang.

  

ABSTRACT

  As a final projects theme, the writer chooses the room lamp switch that works automatically based on the number of people in the room and light intensity outside the room. When no people are in the room, lamp will automatically turn off and when people are in the room, lamp will turn on. The number of lamps that turn on is based on the light intensity outside the room. The number of people in the room are limited for 99 people. This device consists of one LDR censor installed on entrance, one LDR sensor installed on exit, and one LDR sensor installed outside the room. Seven segments will display the number of people inside the room. IC74LS192 was used as a counter. Comparator circuit was used for comparing voltage to the door sensor and the sensor outside the room. So that it is concluded that Automatic Room Light Switch using Digital Gate and Comparator Circuit can be made and it works well. From result of observation, it was found that body height and hand wave had effect on result of person counting.

KATA PENGANTAR

  Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan kesempatan yang telah diberikan, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Pada kesempatan ini tidak lupa penulis ingin mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada berbagai pihak yang telah turut berperan, baik secara langsung ataupun tidak langsung dalam penyelesaian skripsi ini, antara lain :

  1. My Saviour Jesus Christ selaku sponsor terbesar dalam hidupku, Allah Bapa atas kesempatan, kasih dan peneriman-Mu dan Roh Kudus yang selalu mengingatkanku bahwa saya tidak sendiri di dunia ini.

  2. Bapak dan Ibu tercinta selalu mendukung, menasehati, menyemangati dan memberikan banyak hal untuk kuliahku hingga akhir.

  3. My younger brother atas bantuannya dalam penulisan tugas akhir ini.

  4. Ibu Ir. Th, Prima Ari Setiyani, M.T. selaku dosen pembimbing I yang telah banyak memberikan kesabaran dan bimbingan dari awal hingga selesainya tugas akhir ini.

  5. Bapak Martanto, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing II yang banyak memberikan nasehat untuk menyelesaikan tugas akhir ini.

  6. Bapak Martanto, S.T., M.T., Bapak Damar Wijaya, S.T., M.T. dan Ibu Wiwien Widyastuti, S.T., M.T. selaku dosen penguji dalam ujian kolokium.

  7. Ibu Bernadeta Wuri Harini, S.T, M.T. dan Bapak Damar Wijaya, S.T., M.T. selaku dosen penguji dalam ujian tugas akhir.

  8. Bapak A. Bayu Primawan, M.Eng, selaku kepala juruan Teknik Elektro dan Ibu Ir. Th.

  Prima Ari Setiyani, M.T. selaku sekretaris jurusan Teknik Elektro.

  9. Seluruh staf dosen Jurusan Teknik Elektro.

  10. Seluruh Karyawan dan semua laboran Fakultas Teknik USD.

  11. Seluruh teman-teman Jurusan Teknik Elektro atas kebersamaan dan bantuan selama ini.

  12. Semua pihak yang telah membantu, yang tidak bisa penulis sebutkan satu per satu.

  Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh Karena itu kritik dan saran yang membangun sangat penulis harapkan.

  DAFTAR ISI Hal .

  HALAMAN JUDUL ......................................................................................... i HALAMAN JUDUL BAHASA INGGRIS ........................................................ ii LEMBAR PENGESAHAN OLEH PEMBIMBING .......................................... iii LEMBAR PERSETUJUAN OLEH PENGUJI ................................................. iv LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ............................................ v MOTTO HIDUP ................................................................................................. vi

  INTISARI .......................................................................................................... vii ABSTRACT ....................................................................................................... viii KATA PENGANTAR ......................................................................................... ix DAFTAR ISI ....................................................................................................... xi DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ xiv DAFTAR TABEL .............................................................................................. xvi

  BAB I. PENDAHULUAN ................................................................................ 1

  1.1. Latar Belakang ................................................................................... 1

  1.2. Tujuan ................................................................................................ 2

  1.3. Manfaat .............................................................................................. 2

  1.4. Batasan Masalah ................................................................................ 2

  1.5. Sistematika Penulisan ........................................................................ 3

  BAB II. DASAR TEORI ................................................................................... 4

  2.1. Gerbang Digital Dasar ........................................................................ 5

  2.2. Komparator ......................................................................................... 7

  2.3. Schmitt Trigger Circuit ....................................................................... 8

  2.4. Pencacah naik-turun IC74192.............................................................. 10

  2.5. Decoder Binary Code Decimal ke Seven Segment .............................. 12

  2.6. Penampil Sevent Segment ..................................................................... 15

  2.7. Relay .................................................................................................. 16

  2.8. LDR .................................................................................................... 16

  2.9. Transistor Sebagai Saklar .................................................................. 17

  2.10. Penyearah Tegangan Dengan Jembatan Dioda................................. 19

  2.11. Regulasi Dengan Regulator IC78XX ............................................... 24

  2.12. Rangkaian Pembagi Tegangan.......................................................... 25

  BAB III. PERANCANGAN ............................................................................... 27

  3.1. Diagram Blok Sistem .......................................................................... 27

  3.2. Rangkaian Catu Daya ......................................................................... 29

  3.3. Rangkaian Sensor Pintu Masuk dan Pintu Keluar ............................... 35

  3.4. Rangkaian Pencacah Digital ............................................................... 38

  3.5. Rangkaian Penggerak dan Penampil Seven Segment .......................... 40

  3.6. Rangkaian Pengendali Digital ............................................................. 40

  3.7. Rangkaian Sensor Cahaya Di Luar Ruangan ....................................... 43

  BAB IV. HASIL PENGAMATAN .................................................................. 50

  4.1. Pengamatan Cara Kerja Alat ............................................................... 50

  4.2. Pengamatan Untuk Sensor Pintu ......................................................... 53

  4.2.1. Pengamatan Pengaruh Tinggi Badan .......................................... 53

  4.2.2. Pengamatan Pengaruh Lambaian Tangan Dengan Tinggi Badan 170 cm ........................................................................................ 57

  4.3. Pengamatan Terhadap Rangkaian........................................................ 60

  4.3.1. Pengamatan Terhadap Rangkaian Sensor Pintu Masuk Dan Pintu Keluar ………………………..…………………………. 60

  4.4.2. Pengamatan Rangkaian Sensor Cahaya Di luar Ruangan ......... 63

  BAB V. KESIMPULAN ................................................................................... 65

  5.1. Kesimpulan ......................................................................................... 65 DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 66 LAMPIRAN

  DAFTAR GAMBAR Hal.

Gambar 2.1 Simbol Gerbang Digital …………………….………………...…………….. 6Gambar 2.2 Op-Amp sebagai Komparator …………………………….……………...…. 7Gambar 2.3 Schmitt Trigger yang digunakan untuk pembentukan sinyal digital ………… 8Gambar 2.4 Simbol logika untuk IC 7414 …………………………………………….... 9Gambar 2.5 IC 74LS192 ………………………………………………………………. 10Gambar 2.6 Diagram Waktu IC 74LS192 ……………………………………………… 11Gambar 2.7 Dekoder 74LS47 …………………………….…………………………….. 13Gambar 2.8 Tampilan Seven Segment Untuk Tiap Segment …………………………… 13Gambar 2.9 Seven Segment Common Anode …………………………………………… 15Gambar 2.10 Rangkaian Penggerak LED ………………………………….…………… 15Gambar 2.11 Relay …………………………………………………………………...… 16Gambar 2.12 Simbol LDR ……………………………………………………………… 17Gambar 2.13 Rangkaian Transistor ……………………………………………...…….. 17Gambar 2.14 Kurva Garis Beban Transistor …………………………………………… 18Gambar 2.15 Jembatan Dioda ………………………………………………………….. 19Gambar 2.16 (a) tegangan pada titik a, (b) tegangan output setengah putaran positif,

  (c) tegangan output setengah putaran negatif (d) tegangan output, (e) tegangan output tanpa beban saat diberi kapasitor …………………... 20

Gambar 2.17 Penyearah tegangan dengan jembatan dioda dan perata kapasitor ….…… 21Gambar 2.18 Grafik V dengan beban penuh dan tanpa beban ………………………. 22

  out

Gambar 2.19 Grafik perkiraan tegangan beban berdasarkan perbandingan arus ………. 22Gambar 2.20 IC 78xx …………………………………………………………………… 24Gambar 2.21 Rangkaian Pembagi Tegangan Untuk Dua Resistor Seri ………………… 25Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem Alat ……………………………...………………….. 28Gambar 3.2 Denah Ruangan dilihat dari atas ……………………….………………….. 28Gambar 3.3 Rangkaian Catu Daya ………………………………………………….…... 29Gambar 3.4 Denah Pemasangan Sensor Untuk Pintu dan Posisi Seven Segment …...… 36Gambar 3.5 Rangkaian Sensor Pintu Masuk atau Keluar …………………………...…. 36Gambar 3.6 Rangkaian Pencacah Digital ……………………………………….…...…. 39Gambar 3.7 Dekoder dan Penampil Seven Segment ……………………………....……. 40Gambar 3.8 Rangkaian Pengendali Digital ………………….………………………… 41Gambar 3.9 Rangkaian Sensor Cahaya Di luar Ruangan ……..………….…….……….. 47Gambar 3.10 Rangkaian Lampu …………...………………………………………………… 49Gambar 4.1 Gelombang Output dan Input untuk IC 7414 ………..………….……….… 61Gambar 4.2 Tegangan output IC LM 358 pada saat mengaktifkan relay ……......…… 62Gambar 4.3 Tegangan output IC LM358 pada saat pemutusan relay ……………....…. 62Gambar 4.4 Proses Terjadinya Bouncing ……………………………………….………. 63

  

DAFTAR TABEL

Hal.

  Tabel 2-1 Tabel Kebenaran Gerbang Dasar Digital ........................................................ 7 Tabel 2-2 Tabel Kebenaran Dekoder 74LS47 ................................................................ 14 Tabel 3-1 Penelitian Awal Nilai Hambatan LDR 2 Terhadap Intensitas Cahaya ............ 44 Tabel 4-1 Hasil pengamatan cara kerja alat pada orang dengan tinggi badan 170 cm dan tanpa melambai …..…………………………………………...…....….. 50 Tabel 4-2 Hasil pengamatan pengaruh tinggi badan 109 cm ………………………...... 54 Tabel 4-3 Hasil pengamatan pengaruh tinggi badan 110 cm …………………....…….. 55 Tabel 4-4 Hasil pengamatan pengaruh tinggi badan 111 cm ………………………….. 56 Tabel 4-5 Hasil pengamatan tanpa lambaian tangan dengan tinggi badan 170 cm ……. 57 Tabel 4-6 Hasil pengamatan satu lambaian tangan dengan tinggi badan 170 cm ……… 58 Tabel 4-7 Hasil pengamatan dua lambaian tangan dengan tinggi badan 170 cm ………. 59

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

  Pada saat ini otomasi sangat diperlukan untuk mempermudah kegiatan manusia. Adanya kemajuan teknologi menghasilkan komponen – komponen elektronis yang bervariasi sehingga otomasi secara elektronis semakin mudah dibuat. Salah satu hal yang sering dijumpai adalah pensaklaran secara otomatis untuk menggantikan pensaklaran secara manual. Dengan adanya pensaklaran otomatis, kita tidak perlu menghidupkan atau mematikan lampu secara manual. Apalagi kadang – kadang orang lupa untuk mematikan lampu ketika keluar dari ruangan sehingga menyebabkan pemborosan energi listrik.

  Sebuah counter (pencacah) digital yang diletakkan di pintu menjadi indikator untuk mengetahui ada tidaknya orang yang ada di dalam suatu ruangan. Jika tidak ada orang di dalam ruangan, maka lampu secara otomatis akan padam dan saat ada orang di dalam ruangan, maka lampu secara otomatis akan menyala. Selain itu intensitas cahaya ruangan dengan banyaknya jendela dipengaruhi oleh cahaya dari luar ruangan. Sensor LDR dapat dimanfaatkan untuk mengetahui intensitas cahaya diluar ruangan sehingga jumlah lampu yang menyala dalam sebuah ruangan dapat diatur agar sebuah ruangan dapat mempunyai intensitas cahaya yang tetap. Dengan demikian energi listrik yang digunakan dapat dihemat.

  Penghematan energi listrik dilakukan dengan menghidupkan lampu seperlunya seiring dengan perubahan waktu dan cuaca, apalagi jika ruangan tersebut merupakan fasilitas umum.

  Sebagai contoh adalah museum dan ruang pengambilan bagasi di bandara. Dengan latar belakang yang telah diuraikan, akan dibuat alat yang memiliki kinerja dalam hal mempermudah pensaklaran lampu dan penghematan energi listrik yaitu saklar lampu ruangan otomatis dengan gerbang digital dan rangkaian komparator.

  1.2 Tujuan

  Tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah untuk membuat saklar lampu ruangan otomatis dengan gerbang digital dan rangkaian komparator.

  1.3 Manfaat

  Manfaat dari alat yang dibuat adalah mempermudah kegiatan manusia dan efisiensi energi terutama dalam hal penggunaan lampu.

  1.4 Batasan Masalah

  Dalam perancangan penulisan Saklar Lampu Ruangan Otomatis Dengan Gerbang Digital Dan Rangkaian Komparator ini akan dibatasi pembuatannya , yaitu:

  a. Alat ini dapat mencacah banyaknya orang di dalam ruangan, sehingga jika tidak ada orang, maka lampu akan padam dan jika ada orang, maka lampu akan menyala.

  b. Jumlah lampu yang menyala akan disesuaikan dengan intensitas cahaya di luar ruangan.

  c. Cacahan maksimal 99 orang yang akan ditampilkan dengan seven segment.

  d. Sensor yang dipasang adalah satu sensor pada pintu masuk, satu sensor pada pintu keluar dan satu sensor di luar ruangan e. Menggunakan 5 buah lampu.

1.5 Sistematika Penulisan

  A. BAB I PENDAHULUAN Berisi tentang sub bab latar belakang masalah, tujuan akhir penulisan tugas akhir, manfaat dari alat yang dibuat, batasan masalah dan sistematika penulisan tugas akhir.

  B. BAB II DASAR TEORI Berisi tentang dasar teori komponen dan rangkaian elektronis yang digunakan untuk menyusun pembuatan alat.

  C. BAB III PERANCANGAN ALAT Berisi perhitungan matematis dan gambar-gambar rangkaian tiap diagram blok dalam perancangan alat.

  D. BAB IV HASIL PENGAMATAN Berisi hasil pengamatan data dan cara kerja alat yang telah dibuat.

  E. BAB V KESIMPULAN Berisi kesimpulan dari pengamatan yang telah dilakukan.

BAB II DASAR TEORI Tugas akhir ini akan membuat saklar ruangan otomatis dengan rangkaian digital dan

  rangkaian komparator yang memiliki cara kerja sebagai berikut. Sensor LDR dipasang untuk pintu masuk, pintu keluar dan di luar ruangan masing – masing sebanyak satu sensor. Keluaran dari rangkaian sensor di pintu akan diteruskan ke pencacah. Pencacah akan mencacah jumlah orang yang masuk atau keluar ruangan. Hasil cacahan akan ditunjukkan pada penampil seven

  

segment. Jika semua orang keluar ruangan, maka pencacah pada posisi nol dan lampu akan

  padam, baik di luar ruangan dalam keadaan gelap maupun terang. Sensor LDR yang berada di luar ruangan berguna untuk mendeteksi cahaya matahari. Jika jumlah cacahan tidak sama dengan nol, maka relay akan diaktifkan untuk menyalakan lampu seperlunya sesuai masukan dari sensor LDR yang berada di luar ruangan.

   Dari uraian tersebut komponen penyusun alat ini adalah :

  a. pencacah yang berfungsi mengetahui ada tidaknya orang di dalam ruangan dengan mencacah orang yang masuk dan keluar b. komparator sebagai pembanding dua level tegangan

  c. gerbang dasar digital sebagai dasar perancangan rangkaian pengendali digital

  d. dekoder BCD sebagai pengubah hasil cacahan ke penampil seven segment

  e. seven segment sebagai penampil hasil cacahan dalam satuan dan puluhan dalam bentuk angka desimal dari 0 sampai dengan 9 f. LDR sebagai sensor orang yang lewat melalui pintu dan sensor intensitas cahaya di luar ruangan g. relay sebagai piranti untuk mematikan atau menyalakan lampu AC dan pensaklaran catu daya DC pada rangkaian sensor LDR di luar ruangan h. transistor sebagai saklar digunakan untuk mengaktifkan atau mematikan relay dengan mengatur besarnya tegangan dan arus pada relay hanya pada kondisi saturasi atau cutoff i. jembatan dioda berfungsi sebagai penyearah tegangan AC menjadi DC j.

  IC Regulator 78xx sebagai regulasi tegangan yaitu mengubah tegangan dari output jembatan dioda menjadi level tegangan yang sesuai dengan level tegangan yang dibutuhkan pada alat yang akan dibuat.

2.1 Gerbang Dasar Digital

  Pada rangkaian digital dikenal tujuh macam gerbang dasar yaitu NOT, OR, AND, XOR, NOR, NAND dan XNOR. Simbol dan pernyataan Boolean dari tujuh gerbang dasar tersebut diperlihatkan pada Gambar 2.1.

  A A C

  D B B OR2

  AND2

  C = A + B D = A + B (a) (b)

  A A E

  F B B NOR2

  NAND2

  E = A + B F = A . B (c) (d)

  A A G

  H B B

  XOR2

  XNOR2

  G = A B H = A B (e) (f)

  A

  I INV

  I = A (g)

Gambar 2.1 Simbol Gerbang Digital

  (a) Gerbang OR, (b) Gerbang AND, (c) Gerbang NOR (NOT OR), (d) Gerbang NAND (NOT AND), (e) Gerbang XOR (Eksklusif OR),

  (f) Gerbang XNOR (Eksklusif NOR), (g) Gerbang NOT Tabel Kebenaraan dari masing- masing gerbang digital pada Gambar 2.1 ditunjukkan pada Tabel 2-1.

  Tabel 2-1 Tabel Kebenaran Gerbang Dasar Digital KELUARAN MASUKAN

  Gerbang Gerbang Gerbang Gerbang Gerbang Gerbang Gerbang

OR AND NOR NAND

  XOR

  XNOR NOT A B C D E F G H

  I

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1 Keterangan : 0 = logika rendah 1 = logika tinggi

2.2 Komparator

  Komparator adalah sebuah rangkaian yang mengunakan Op-Amp untuk membandingkan dua buah tegangan dan menghasilkan output yang memberikan indikasi hubungan antara dua buah tegangan yang dibandingkan. Rangkaian komparator ditunjukkan pada Gambar 2.2.

  V+

  4

  3 VA +

  1 Vout

  2 VB -

  1

  1 Gambar 2.2 Op-Am Sebagai Komparator Keluaran komparator pada Gambar 2.2 memiliki ketentuan sebagai berikut :

  a. Jika tegangan pada input non-inverting (V

  out

Gambar 2.3 Schmitt Trigger yang digunakan untuk pembentukan sinyal digital

  5 H H L L 0 t

   input (V) 1,7 0,9 t output (V)

  gelombang dengan waktu naik turun yang cepat. Bentuk gelombang output pada Gambar 2.3 merupakan contoh sinyal digital yang baik. Sisi-sisi L(Low) ke H(High) dan H(High) ke L(Low) pada gelombang persegi ini, digambarkan vertikal. Ini berarti, waktu naik turunnya sangat cepat (t 0).

   Rangkaian digital dapat bekerja dengan baik, bila diberi input berupa bentuk

  = 0 Volt ………………………………………………………….. (2.2)

  V

  A

  b. Jika tegangan pada input non-inverting (V A ) lebih kecil dari tegangan pada input inverting (V B ), maka output komparator akan bernilai 0 Volt.

  = (+V) - 1 ….………………………………………..…………….. (2.1)

  out

  V

  inverting (V B ), maka output komparator akan bernilai sebesar tegangan sumber (+V) Op- Amp dikurangi satu.

  ) lebih besar dari tegangan pada input

2.3 Schmitt Trigger Circuit

  

Bentuk gelombang input pada Gambar 2.3 menunjukkan waktu naik turun yang sangat

  lambat. Bentuk gelombang ini dapat mengakibatkan nilai yang tidak jelas antara logika tinggi atau logika rendah, apabila dialirkan langsung ke gerbang atau rangkaian digital lainnya. Dalam contoh ini, Schmitt Trigger Inverter digunakan untuk membuat sinyal input menjadi gelombang kotak. Schmitt Trigger Inverter sangat banyak digunakan dalam pengkondisian sinyal, misal IC 7414. Profil tegangan untuk IC inverter TTL Schmitt Trigger Inverter 7414, terlihat dalam

Gambar 2.4. Gambar 2.4 menunjukkan bahwa bila tegangan input mulai naik dari 0V sampai dengan 1,7V, tegangan output akan bernilai logika tinggi. Jika tegangan input naik dari 1,7V

  sampai dengan 5V dan turun dari 5V sampai dengan 0,9V, maka tegangan output bernilai logika rendah. Demikian juga saat tegangan input turun dari 0,9V sampai dengan 0V, tegangan input bernilai logika tinggi. Perbedaan antara kedua ambang alih ini (1,7V dan 0,9V) disebut

  

histerisis. Histerisis dapat membantu Schmitt Trigger untuk mempertegas peralihan dari

  bentukan gelombang yang waktu naik turunnya lambat. Diagram voltase keluaran menunjukkan bahwa tegangan output untuk logika tinggi bisa berada pada nilai 2,2V sampai dengan 5V dan logika rendah bisa berada pada nilai 0V sampai dengan 0,5V.

Gambar 2.4 Simbol logika untuk IC 7414

2.4 Pencacah naik-turun IC 74192

  IC 74192 dinyatakan oleh pabrik sebagai pencacah naik-turun sinkron TTL. Simbol blok dari pencacah naik-turun IC74192 diperlihatkan pada Gambar 2.5.

  74LS192

  15

  3 A A QA

  1S (LSB)

  1

  2 B

  2S B QB

  10

  6 C C QC

  4S

  9

  7 D

  8S (MSB) D QD

  5

  12 CACAH-ATAS PINJAM

UP CO

  4

  13 CACAH-BAWAH DN BO BAWA

  11 DATA-MUATAN

LOAD

  14 CLEAR CLR

Gambar 2.5 IC 74LS192

  Cara kerja dari IC 74LS192 adalah sebagai berikut: Jika input dari CACAH-ATAS diberi tegangan logika TTL rendah ke tinggi (pinggiran positif), maka IC 74LS192 akan mencacah ke atas dari 0000 ke 1001 (0 sampai 9 dalam desimal). Jika

  

input detak CACAH-BAWAH diberi tegangan logika TTL rendah ke tinggi (pinggiran positif),

maka IC 74LS192 akan mencacah ke bawah dari 1001 ke 0000 (9 ke 0 dalam desimal).

  Penghapusan input tak sinkron (CLEAR) ke pencacah 74LS192 diaktifkan oleh TINGGI (5 Volt). Ketika diaktifkan, input CLEAR mengubah seluruh keluaran Q ke RENDAH (Q A = 0, Q B = 0, Q C = 0, Q D = 0). Input CLEAR menolak semua input yang lainnya. Dengan input RENDAH pada DATA-MUATAN, data pada input (A,B,C,D) akan ditransfer secara tak sinkron ke output Q ABCD (A=Q A , B=Q B , C=Q C , D=Q D ). Output carry (PINJAM dan BAWA) digunakan untuk menghubungkan beberapa pencacah bersama. Diagram input dan output dari IC 74LS192 diperlihatkan pada Gambar 2.6.

Gambar 2.6 Diagram Waktu IC 74LS192Gambar 2.6 menunjukan cara kerja dari IC 74LS192. Ketika input CLEAR diberi

  logika tinggi, maka output Q ,Q ,Q dan Q otomatis akan menjadi logika rendah. Saat DATA-

  A B C D

  MUATAN diberi logika rendah akan mengakibatkan nilai pada output Q A ,Q B ,Q C dan Q D menjadi sama dengan nilai input A,B,C dan D ( A=Q A , B=Q B , C=Q C , D=Q D ).

  Saat CACAH-ATAS diberi logika rendah maka nilai output Q A ,Q B ,Q C dan Q D akan otomatis mencacah naik. Gambar 2.6 menunjukkan nilai awal output Q A ,Q B ,Q C dan Q D sebelum CACAH-ATAS diberi logika rendah pertama adalah 1110 (7). Saat diberi logika rendah kedua, maka output Q A ,Q B ,Q C dan Q D naik sebesar satu menjadi 0001 (8). Pada proses berikutnya nilai

  

output Q A ,Q B ,Q C dan Q D juga naik satu menjadi 1001 (9). Hal yang berbeda bila CACAH-

  ATAS diberi logika rendah sekali lagi maka output BAWA menjadi bernilai logika rendah dan

  output Q A ,Q B ,Q C dan Q D berubah nilai menjadi 0000 (0). Untuk dua logika rendah berikutnya pada CACAH-ATAS nilai output Q A ,Q B ,Q C dan Q D akan mencacah naik dari 0000 (0), 1000 (1) dan 0100 (2).

  Saat CACAH-BAWAH diberi logika rendah maka nilai output Q ,Q ,Q dan Q

  A B C D

  akan otomatis mencacah turun. Ketika CACAHAN-BAWAH diberi logika rendah satu kali maka output Q ,Q ,Q dan Q akan mencacah turun dari 0100 (2) menjadi 1000 (1). Pada

  A B C D

  logika rendah kedua, output Q A ,Q B ,Q C dan Q D akan mencacah turun menjadi 0000 (0). Hal yang berbeda akan terjadi saat input CACAH-BAWAH diberi logika rendah ketiga, maka

  output PINJAM akan menjadi logika rendah dan output Q ,Q ,Q dan Q akan menjadi A B C D

  bernilai 1001 (9). Proses pemberian logika rendah keempat dan kelima, output Q A ,Q B ,Q C dan Q akan mencacah turun dari 1001 (9), 1000 (8) dan 0111(7).

  D

2.5 Decoder Binary Coded Decimal (BCD) ke Seven Segment

  Decoder TTL 7447A pada Gambar 2.7 memiliki empat buah input BCD 4-bit yaitu INA yang bernilai satu, INB yang bernilai dua, INC yang bernilai empat, dan IND yang bernilai delapan. Bilangan BCD tersebut dikodekan sehingga membentuk kode seven segment yang akan menyalakan ruas-ruas (LED) pada seven segment. Input BCD diaktifkan oleh logika

  1. Selain keempat input tersebut, terdapat juga tiga input, yaitu dua input pengosongan (BI/RBO dan RBI) dan satu input uji LED. Sedangkan output dari 7447A (a,b,c,d,e,f,g) berupa output aktif rendah yang ditunjukkan dengan adanya simbol gelembung - gelembung kecil. Keluaran a,b,c,d,e,f dan g berfungsi untuk mengaktifkan segment a,b,c,d,e,f dan g pada sevent segment, seperti yang ditunjukkan pada Ganbar 2.8.

  A LT e f

  12

Gambar 2.7 Decoder 74LS47

  6 a

  1

  2

  3 f g

  7

  10

  U1 D a g

  15

  4 d c e

  5

  13

  8

b

  14

  9

  C c BI/RBO

  8 BI_RBO RBI LT A B C D E F G B RBI b d

  74LS47

  13

  7

  1

  2

  6

  4

  5

  3

  12

  4

  11

  10

  9

  15

  14

  1

  2

  11 Gambar 2.8 Tampilan Seven Segment Untuk Tiap Segment Tabel 2-2 Tabel Kebenaran Decoder 74LS47 Desimal atau Masukan BI/RBO Keluaraan

  Fungsi LT RBI D C B A a b C d e f g H H L L L L H ON ON ON ON ON ON OFF

  X H L L H H ON ON ON OFF OFF ON ON

  X X X X L OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF RBI H L L L L L L OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF LT LT

  X X

  X H H H H H OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF BI

  15 H

  X H H H L H OFF OFF OFF ON ON ON ON

  14 H

  X H H L H H ON OFF OFF ON OFF ON ON

  13 H

  X H H L L H OFF ON OFF OFF OFF ON ON

  12 H

  X H L H H H OFF OFF ON ON OFF OFF ON

  11 H

  X H L H L H OFF OFF OFF ON ON OFF ON

  10 H

  9 H

  1 H

  X L H L L H OFF ON ON OFF OFF ON ON

  X L L L H H OFF ON ON OFF OFF OFF OFF

  2 H

  X L L H L H ON ON OFF ON ON OFF ON

  3 H

  X L L H H H ON ON ON ON OFF OFF ON

  4 H

  5 H

  X H L L L H ON ON ON ON ON ON ON

  X L H L H H ON OFF ON ON OFF ON ON

  6 H

  X L H H L H OFF OFF ON ON ON ON ON

  7 H

  X L H H H H ON ON ON OFF OFF OFF OFF

  8 H

  X X X X X H ON ON ON ON ON ON ON H= Level Tinggi L= Level Rendah Salah satu contoh cara kerja dari IC Dekoder 74LS47 sebagai berikut: Jika input pada IC 74LS47 (IND,INC,INB,INA) adalah LLLH (0001), maka angka ini merupakan kode untuk desimal satu. Menurut Tabel 2-2, kombinasi dari input ini akan menyalakan ruas b dan c, maka terbentuklah desimal 1 seperti ditunjukkan pada Gambar 2.8, demikian juga untuk input yang berbeda maka output dari IC 74LS47 dapat dilihat pada Tabel 2-2

2.6 Penampil Seven Segment

  Salah satu peralatan output yang digunakan untuk memperagakan bilangan desimal adalah

  

seven segment, yang ditunjukkan pada Gambar 2.9. Peraga seven segment tersebut ditandai

  dengan huruf standar dari a sampai g. Pada umumnya seven segment dibagi menjadi dua jenis yaitu common anode dan common cathode.

  D1 a b D2

  D7 f Common Anode

  D3 g c D5 D6 e D4 d

  D8 dp

Gambar 2.9 Seven Segment Common Anode

  Pada Gambar 2.9 ditunjukkan seven segment common anode dan setiap segment berisi sebuah LED. Disebut common anode karena anoda pada masing-masing LED dijadikan satu. Pada satu

  

segment dari seven segment dibuat dari satu buah LED. Rangkaian penggerak dari salah satu

LED ditunjukkan pada Gambar 2.10.

  LED Rx

  1

2 Vs3

  5V SW

  IF

Gambar 2.10 Rangkaian Penggerak LED Perhitungan untuk mencari besarnya nilai Rx, diperlihatkan pada rumus - rumus di bawah ini : Persamaan loop tertutup untuk Gambar 2.10 :

  V = 0 …………………………………………………………………… (2.3)

• V V + (I x R ) = 0 ……………………..……………….……… (2.4) –

  S3 LED F

  X Dari persamaan (2.4) besarnya nilai Rx dirumuskan :

  R

  X = V S3 – V LED …………………………………………………………. (2.5)

  I F

  2.7 Relay

  Relay adalah saklar elektromagnetis yang berfungsi sebagai penyambung dan pemutus arus listrik. Sebuah relay yang ditunjukkan dalam Gambar 2.11 terdiri dari sebuah koil dan satu kontak (common), satu pin Normally Closed (NC), satu pin Normally Open (NO), atau lebih. Ketika sebuah tegangan dipasangkan pada koil, arus yang mengalir menimbulkan terjadinya medan magnet sehingga menarik kontak (com) dan terhubung dengan pin NO. Jika arus yang mengalir pada koil dihentikan, maka medan magnet akan hilang dan kontak terhubung dengan pin NC.

  NC (Normally Closed) Kontak (common) NO (Normally Open)

  KOIL Relay _SPDT (Single Pole Double Throw)

Gambar 2.11 Relay

  2.8 LDR

  LDR atau Light Dependent Resistor adalah sebuah komponen yang bisa mengalami perubahan hambatan yang berbanding terbalik dengan intensitas cahaya yang mengenai permukaan LDR. Semakin besar intensitas cahaya, maka resistansi LDR semakin kecil dan semakin kecil intensitas cahaya, maka resistansi LDR semakin besar. Pada keadaan gelap, LDR memiliki hambatan yang sangat tinggi sekitar 1M Hambatan LDR bisa berkurang hingga menjadi sekitar 100 pada saat terang. Pada Gambar 2.12 diperlihatkan simbol LDR. Pada umumnya LDR tersusun atas bahan CdS (Cadmium Sulfat).

Gambar 2.12 Simbol LDR

2.9 Transistor Sebagai Saklar

  Transistor sebagai saklar berarti transistor bekerja pada daerah jenuh (saturasi) dan cutoff.

  Vcc RC

  IC Vb

  

RB C

Q2

B

E

  IB

Gambar 2.13 Rangkaian Transistor

  Selain daerah saturasi dan cutoff, terdapat juga daerah aktif. Gambar 2.13 menunjukkan rangkaian transistor. Besarnya resistansi basis (R B ) dirumuskan : R = V – V ……………………………………………………………… (2.6)

  B b BE

  I B

  Besarnya arus basis (I B ) transistor dirumuskan : I = I ……………………………………………………………………… (2.7)

  B C

  Besarnya arus kolektor (I ) transistor dirumuskan :

  C

  I C = V CC –V CE ……………………………………………………………… (2.8) R E Persamaan (2.6),(2.7) dan (2.8) merupakan persamaan pada daerah aktif transistor. Sedangkan pada daerah cutoff dan saturasi hanya berlaku rumus (2.6) dan (2.8). Gambar 2.14 menunjukkan titik dan daerah saturasi dan cutoff pada kurva garis beban transistor.

  Ic Daerah Saturasi

  B

  Ic (sat) I

  E

   Vc

  V CE (sat) Daerah Cutoff

Gambar 2.14 Kurva Garis Beban Transistor

  Syarat-syarat yang harus dipenuhi untuk kondisi ON atau OFF transistor sebagai saklar adalah :

  a. Transistor berada pada kondisi ON (saturasi) jika tegangan V lebih besar dari

  b

  V BE . I B yang dihasilkan menyebabkan I C berada pada keadaan saturasi

  ( ) ( )