RIAN JULIAN SUKRA: Aplikasi Flip Flop

Kontrol Jendela dan Gorden

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

1. Tujuan [Kembali]

Mampu memahami dan menjelaskan prinsip kerja rangkaian Flip-Flop
Memahami rangkaian perangkat kontrol jendela dan gorden pada Proteus

2. Alat dan Bahan [Kembali]

A. Alat

a. Power Supply

b. DC Voltmeter

B. Bahan

a. Resistor

b. Transistor NPN

b.1. Konfigurasi Pin

b.2. Spesifikasi

c. Sensor PIR (Passive Infra Red)

c.1. Konfigurasi Pin

c.2. Spesifikasi

c.3 Grafik Respon

d. Sensor Touch

d.1. Konfigurasi Pin

d.2. Spesifikasi

d.3. Grafik Respon

e. Sensor LDR

e.1. Konfigurasi Pin

e.2. Spesifikasi

e.3. Grafik Respon

f. Sensor Rain

f.1. Konfigurasi Pin

f.2. Spesifikasi

Mengadopsi bahan dua sisi RF-04 berkualitas tinggi
Menggunakan komparator LM393 tegangan lebar
Ukuran PCB papan kecil: 3,2 cm x 1,4 cm
Format keluaran: Output switching digital (0&1) dan output tegangan analog AO
Tegangan bekerja 5V
Potensiometer menyesuaikan sensitivitas
Anti-oksidasi, anti-konduktivitas, dengan waktu penggunaan yang lama
Area: pelat nikel 5cm x 4cm di samping

g. Dioda

g.1. Konfigurasi Pin

g.2. Spesifikasi

h. Motor DC

h.1. Konfigurasi Pin

h.2. Spesifikasi

i. Relay

i.1. Konfigurasi Pin

i.2 Spesifikasi

j. JK Flip-Flop (IC 7476)

j.1. Konfigurasi Pin

j.2. Spesifikasi

k. LED

k.1. Konfigurasi Pin

k.2. Spesifikasi

l. Gerbang NOT

3. Dasar Teori [Kembali]

a. Resistor

Resistor adalah komponen Elektronika Pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika. Resistor atau dalam bahasa Indonesia sering disebut dengan Hambatan atau Tahanan dan dilambangkan dengan huruf R. Satuan Hambatan atau Resistansi Resistor adalah Ohm (Ω).

b. Transistor NPN

Transistor merupakan alat semikonduktor yang dapat digunakan sebagai penguat sinyal, pemutus atau penyambung sinyal, stabilisasi tegangan, dan fungsi lainnya. Transistor memiliki 3 kaki elektroda, yaitu basis, kolektor, dan emitor. Pada rangkaian kali ini digunakan transistor 2N2222A bertipe NPN. Transistor ini diperumpamakan sebagai saklar, yaitu ketika kaki basis diberi arus, maka arus pada kolektor akan mengalir ke emiter yang disebut dengan kondisi ON. Sedangkan ketika kaki basis tidak diberi arus, maka tidak ada arus mengalir dari kolektor ke emitor yang disebut dengan kondisi OFF. Namun, jika arus yang diberikan pada kaki basis melebihi arus pada kaki kolektor atau arus pada kaki kolektor adalah nol (karena tegangan kaki kolektor sekitar 0,2 - 0,3 V), maka transistor akan mengalami cutoff (saklar tertutup).

Masing-masing kaki pada Transistor NPN tersebut adalah

1. Emitor (E) memiliki fungsi untuk menghasilkan elektron atau muatan negatif.

2. Kolektor (C) berperan sebagai saluran bagi muatan negatif untuk keluar dari dalam transistor.

3. Basis (B) berguna untuk mengatur arah gerak muatan negatif yang keluar dari transistor melalui kolektor.

c. Sensor PIR

Sensor PIR (Passive Infra Red) adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah. Sensor PIR bersifat pasif, artinya sensor ini tidak memancarkan sinar infra merah tetapi hanya menerima radiasi sinar infra merah dari luar.

Sensor ini biasanya digunakan dalam perancangan detektor gerakan berbasis PIR. Karena semua benda memancarkan energi radiasi, sebuah gerakan akan terdeteksi ketika sumber infra merah dengan suhu tertentu (misal: manusia) melewati sumber infra merah yang lain dengan suhu yang berbeda (misal: dinding), maka sensor akan membandingkan pancaran infra merah yang diterima setiap satuan waktu, sehingga jika ada pergerakan maka akan terjadi perubahan pembacaan pada sensor.

Pada grafik tersebut : (a) Arah yang berbeda mengasilkan tegangan yang bermuatan berbeda, (b) Semakin dekat jarak objek terhadap sensor PIR, maka semakin besar tegangan output yang dihasilkan, (c) Semakin cepat objek bergerak, maka semakin cepat terdeteksi oleh sensor PIR karena infrared yang ditimbulkan dengan lebih cepat oleh objek semakin mudah dideteksi oleh PIR. Namun semakin sedikit juga waktu yang dibutuhkan karena sudah diluar jangkauan sensor PIR.

Dari grafik, didapatkan bahwa suhu juga mempengaruhi seberapa jauh PIR dapat mendeteksi adanya infrared dimana semakin tinggi suhu disekitar maka semakin pendek jarak yang bisa diukur oleh PIR.

d. Sensor Touch

Sensor Sentuh adalah sensor elektronik yang dapat mendeteksi sentuhan. Sensor Sentuh ini pada dasarnya beroperasi sebagai sakelar apabila disentuh, seperti sakelar pada lampu, layar sentuh ponsel dan lain sebagainya. Sensor Sentuh ini dikenal juga sebagai Sensor Taktil (Tactile Sensor).

e. Sensor LDR

Sensor Cahaya Light Dependent Resistor (LDR) adalah suatu bentuk komponen yang mempunyai perubahan resistansi yang besarnya tergantung pada cahaya. Cara kerja dari sensor ini adalah mengubah energi dari foton menjadi elektron, umumnya satu foton dapat membangkitkan satu elektron.

f. Rain Sensor

Rain sensor merupakan sensor yang berfungsi untuk mendeteksi hujan turun atau tidak. Intinya sensor ini jika terkena air pada papan sensornya maka resistansinya akan berubah, semakin banyak terkena air maka resistansinya akan semakin kecil dan sebaliknya.

g. Dioda

Dioda adalah komponen elektronika aktif yang terbuat dari bahan semikonduktor dan mempunyai fungsi untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya.

Berikut ini adalah fungsi dari dioda antara lain:

Untuk alat sensor panas, misalnya dalam amplifier.
Sebagai sekering(saklar) atau pengaman.
Untuk rangkaian clamper dapat memberikan tambahan partikel DC untuk sinyal AC.
Untuk menstabilkan tegangan pada voltage regulator
Untuk penyearah
Untuk indikator
Untuk alat menggandakan tegangan.
Untuk alat sensor cahaya, biasanya menggunakan dioda photo.

h. JK Flip-Flop (IC 7476)

JK flip-flop adalah perangkat memori bit tunggal dua status sekuensial yang dinamai menurut penemunya oleh Jack Kil. Secara umum memiliki satu pin input clock (CLK), dua pin input data (J dan K), dan dua pin output (Q dan Q̅) seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. JK flip-flop dapat dipicu pada tepi depan dari jam atau di tepi belakangnya dan karenanya dapat dipicu oleh sisi positif atau negatif, masing-masing.

i. LED

LED merupakan keluarga dari Dioda yang terbuat dari Semikonduktor. Cara kerjanya pun hampir sama dengan Dioda yang memiliki dua kutub yaitu kutub Positif (P) dan Kutub Negatif (N). LED hanya akan memancarkan cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias forward) dari Anoda menuju ke Katoda.

Ketika LED dialiri tegangan maju atau bias forward yaitu dari Anoda (P) menuju ke Katoda (K), Kelebihan Elektron pada N-Type material akan berpindah ke wilayah yang kelebihan Hole (lubang) yaitu wilayah yang bermuatan positif (P-Type material). Saat Elektron berjumpa dengan Hole akan melepaskan photon dan memancarkan cahaya monokromatik (satu warna)

j. Motor DC

Motor Listrik DC atau DC Motor adalah suatu perangkat yang mengubah energi listrik menjadi energi kinetik atau gerakan (motion). Motor DC ini juga dapat disebut sebagai Motor Arus Searah. Seperti namanya, DC Motor memiliki dua terminal dan memerlukan tegangan arus searah atau DC (Direct Current) untuk dapat menggerakannya. Motor Listrik DC ini biasanya digunakan pada perangkat-perangkat Elektronik dan listrik yang menggunakan sumber listrik DC seperti Vibrator Ponsel, Kipas DC dan Bor Listrik DC.

k. Relay

Relay merupakan komponen elektronika berupa saklar atau switch elektrik yang dioperasikan secara listrik dan terdiri dari 2 bagian utama yaitu Elektromagnet (coil) dan mekanikal (seperangkat kontak Saklar/Switch). Komponen elektronika ini menggunakan prinsip elektromagnetik untuk menggerakan saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi.

l. Gerbang NOT

Gerbang logika NOT adalah gerbang logika yang bisa melakukan operasi peniadaan logika atau pembalik keadaan logika. Karena hal itulah, maka gerbang logika ini dinamakan gerbang logika NOT. Gerbang logika NOT juga dikenal sebagai rangkaian inverter. Gerbang logika NOT bisa ditemukan pada komponen listrik IC 7404.

4. Percobaan [Kembali]

A. Langkah-Langkah Percobaan

a. Sediakan alat dan bahan yang akan digunakan.

b. Rangkailah komponen-komponen seperti rangkaian di bawah pada aplikasi proteus.

c. Hubungkan semua komponen dan atur nilai masing-masing komponen sesuai kebutuhan.

d. Jalankan simulasi rangkaian

B. Gambar Rangkaian

C. Prinsip Rangkaian

Ketika touch sensor mendeteksi adanya sentuhan maka sensor akan berlogika 1. Yang dimana artinya inputan pada kaki S akan memiliki inputan 0 karena memiliki gerbang NOT lalu pada output kaki Q” akan menjadi 0, lalu gorden tertutup dan akan tetap meski sensor lain yang aktif karena pada JK FF (Flip-Flop) kaki S sangat mempengaruhi nilai output. Lalu pada rangkaian sehingga ada arus yang mengalir dari Q masuk ke R1 terus ke base Q1 terus ke emitor dan ke ground. Karena tegangan pada Q1 lebih besar dari pada tegangan VBE maka Q1 akan on, karena Q1 on maka ada arus dari power suply masuk ke relay sehingga switch pada relay berpindah ke kiri. Dari relay arus masuk ke colector Q1 terus ke emitor dan ke ground. Karena relay on dan switch berpindah ke kiri, maka arus mengali dari baterai menuju motor, sehingga motor on (jendela terbuka). Dari baterai arus juga masuk ke R2 terus ke LED sehingga LED menyala, dari LED arus kembali ke relay.

Pada Sensor PIR, Ketika Sensor Touch, Sensor LDR dan Sensor Rain tidak aktif, lalu sensor PIR yang terhubung dengan kaki J akan aktif (berlogika 1) maka output pada JK FF akan bernilai 1 pada output Q lalu jendela akan terbuka dan akan mengalami proses yang sama pada Touch sensor aktif.

Pada LDR sensor, Ketika sensor touch, Sensor PIR dan Sensor Rain tidak aktif, jika menerima intensitas Cahaya maka akan aktif dan berlogika 1 dan output pada kaki Q” akan menjadi 1 dan gorden akan bergerak terbuka. Lalu akan ada arus yang mengalir dari Q” masuk ke R3 terus ke base Q2 terus ke emitor dan ke ground. Karena tegangan pada Q2 lebih besar dari pada tegangan VBE maka Q2 akan on, karena Q2 on maka ada arus dari power suply masuk ke relay sehingga switch pada relay berpindah ke kiri. Dari relay arus masuk ke colector Q2 terus ke emitor dan ke ground. Karena relay on dan switch berpindah ke kiri, maka arus mengalir dari batrai menuju motor, sehingga motor on (gorden terbuka). Dari baterai arus juga masuk ke R4 terus ke LED sehingga LED menyala, dari LED arus kembali ke relay. sehingga gorden akan bergerak terbuka atau tertutup.

Untuk pada Rain Sensor, pada saat sensor terkena air yang dimana nilai resistansinya akan terus semakin kecil bila semakin banyak terkena air, yang lalu akan menjadi aktif dan inputan nilai pada kaki R yaitu logika 1. Sehingga output pada kaki Q akan menjadi 0 dan jendela akan bergerak menutup yang lalu akan mengalami proses yang sama pada LDR sensor.