Encoder & Decoder

Perawatan Kandang Ayam Broiler

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Percobaan

5. File Download

1. Tujuan  [Kembali]

• Untuk menyelesaikan tugas matkul sistem digital yang diberi oleh bapak Dr. Darwison,M.T.
• Untuk mengetahui cara membuat rangkaian menggunakan Encoder atau Decoder.

2. Alat dan Bahan [Kembali]

A. Alat

- Instrument

1. DC Voltmeter

    → Spesifikasi Voltmeter:

- Generator

1. Baterai

    → Spesifikasi Baterai:

1. Input voltage: ac 100~240v / dc 10~30v.
2. Output voltage: dc 1~35v.
3. Max. Input current: dc 14a.
4. Charging current: 0.1~10a.
5. Discharging current: 0.1~1.0a.
6. Ukuran: 126x115x49mm.
7. Berat: 460gr.

2. Power Suplai

1. Input voltage: 5V-12V.
2. Output voltage: 5V.
3. Output Current: MAX 3A.
4. Output power:15W.
5. conversion efficiency: 96%.

3. DC Generator

1. Output voltage range: (- 15v) ~ (+ 15v).

B. Bahan

1. Dioda

    → Spesifikasi Dioda:

2. Transistor

      → Spesifikasi Transistor:

• Bi-Polar Transistor.
• DC Current Gain (hFE) is 800 maximum.
• Continuous Collector current (IC) is 100mA.
• Emitter Base Voltage (VBE) is > 0.6V.
• Base Current(IB) is 5mA maximum.

3. Op-Amp (LM741)

    → Spesifikasi Op-Amp:

4. Gerbang OR

5. Decoder (74HC4511)

    → Spesifikasi Decoder:

• has a broader Voltage range
• A variety of operating conditions
• internal pull-ups ensure you don't need external resistors
• Four input lines and seven output lines
• input clamp diode hence no need for high-speed termination
• comes with open collector output 

6. Encoder (74LS147)

    → Spesifikasi Decoder:

7. D flip flop (7474)

    → Spesifikasi D flip flop:

Two D-Type Flip-Flops

Outputs Directly Interface to CMOS, NMOS and TTL

Large Operating Voltage Range

Wide Operating Conditions

8. Gerbang Exlusive NOR (X-NOR)

9. Inverter ( Gerbang NOT )

10. Gerbang NAND

11. Gerbang NOR

A. Komponen Input

1. Switch

    → Spesifikasi switch:

2. Sensor Infrared

    → Spesifikasi Sensor Infrared:

3. Sensor Rain

    → Spesifikasi Sensor Rain:

• Output comparator bersih dengan sinyal bagus lebih dari 15mA.
• Sensitivitas bisa diatur dengan potensiometer Tegangan kerja 3.3V – 5V
• Output: digital (0 dan 1) dan analog (tegangan)
• Dilengkapi lobang baut untuk instalasi
• Ukuran PCB 3.2cm x 1.4cm
• Menggunakan pembanding LM393 comparator yang stabil
• Interface: VCC positif 3-5V, GND ground, DO Digital output (0 dan 1), AO Analog output

4. Sensor LM35

Spesifikasi Sensor Suhu LM35

• Kalibrasi dalam satuan derajat Celsius.
• Linearitas +10 mV/ º C.
• Akurasi 0,5 º C pada suhu ruang.
• Range +2 º C – 150 º C.
• Dioperasikan pada catu daya 4 V – 30 V.
• Arus yang mengalir kurang dari 60 μ A.

5. Sensor LDR

    → Spesifikasi Sensor LDR:

• Supply : 3.3 V – 5 V (arduino available) 

• Output Type: Digital Output (0 and 1) 

•  Inverse output 
•  Include IC LM393 voltage comparator 
•  Sensitivitasnya dapat diatur 
•  Dimensi PCB size: 3.2 cm x 1.4 cm

B.  Komponen Output

1. Relay

    → Spesifikasi Relay:

2. Motor

    → Spesifikasi Motor:

3. Seven Segment

    → Konfigurasi Seven Segment:

    → Spesifikasi Seven Segment:

• Grey package surface 
• Untinted segments 
• Luminous intensity categorized 
• Yellow and green categorized for color 
• Wide viewing angle 
• Suitable for DC and high peak current 
• Lead-free device
• Evenly lighted segments 

4. Ground

    

    Definisi ground adalah sistem elektronika berarti titik referensi umum atau tegangan potensial sama dengan "Tegangan nol". Ground bersifat relatif, karena dapat memilih titik dimana saja dalam sirkuit untuk dijadikan ground untuk mereferensi semua tegangan dalam rangkaian.

    Ground berfungsi untuk menetralisir cacat (noise) yang disebabkan baik oleh daya yang kurang baik, ataupun kualitas komponen yang tidak standar. sistem grounding adalah memberikan perlindungan pada seluruh sistem.

3. Dasar Teori [Kembali]

1. Dioda

    Dioda berfungsi sebagai penyearah dalam sebuah rangkaian dimana, dioda memiliki prinsip kerja yang berdasarkan teknologi pertemuan p-n semikonduktor yaitu dapat mengalirkan arus dari sisi tipe-p (Anoda) menuju ke sisi tipe-n (Katoda) tetapi tidak dapat mengalirkan arus ke arah sebaliknya.

    → Spesifikasi Dioda:

    → Jenis Jenis Dioda:

    → Rumus arus zener:

    → Grafik Dioda:

2. Transistor

    Merupakan transistor NPN yang memiliki fungsi sebagai switch agar relay aktif yang membuat sebuah rangkaian loop pada motor ataupun komponen outpun lainnya. kita menggunakan self bias dimana self bias adalah ketika tegangan hanya masuk ke kaki colektro tanpa tersambung pada kaki basis atau emitor forward atau feedback.

      → Spesifikasi Transistor:

• Bi-Polar Transistor.
• DC Current Gain (hFE) is 800 maximum.
• Continuous Collector current (IC) is 100mA.
• Emitter Base Voltage (VBE) is > 0.6V.
• Base Current(IB) is 5mA maximum.

    → Rumus Transistor:

    

    → Konfigurasi Transistor:

    Konfigurasi Common Base (Basis Bersama)

    Seperti namanya, yang dimaksud dengan Konfigurasi Common Base (CB) atau Basis Bersama adalah konfigurasi yang kaki Basis-nya di-ground-kan dan digunakan bersama untuk INPUT maupun OUTPUT.  Pada Konfigurasi Common Base, sinyal INPUT dimasukan ke Emitor  dan sinyal OUTPUT-nya diambil dari Kolektor, sedangkan kaki Basis-nya di-ground-kan. Oleh karena itu, Common Base juga sering disebut dengan istilah “Grounded Base”.

    Konfigurasi Common Base ini menghasilkan Penguatan Tegangan antara sinyal INPUT dan sinyal OUTPUT namun tidak menghasilkan penguatan pada arus.

    Konfigurasi Common Collector (Kolektor Bersama)

    Konfigurasi Common Collector (CC) atau Kolektor Bersama memiliki sifat dan fungsi yang berlawan dengan Common Base (Basis Bersama). Kalau pada Common Base menghasilkan penguatan Tegangan tanpa memperkuat Arus, maka Common Collector ini memiliki fungsi yang dapat menghasilkan Penguatan  Arus namun tidak menghasilkan penguatan Tegangan.

    Pada Konfigurasi Common Collector, Input diumpankan ke Basis Transistor sedangkan Outputnya diperoleh dari Emitor Transistor sedangkan Kolektor-nya di-ground-kan dan digunakan bersama untuk INPUT maupun OUTPUT.

    Konfigurasi Kolektor bersama (Common Collector) ini sering disebut juga dengan Pengikut Emitor (Emitter Follower) karena tegangan sinyal Output pada Emitor hampir sama dengan tegangan Input Basis.

    Konfigurasi Common Emitter (Emitor Bersama)

    Konfigurasi Common Emitter (CE) atau Emitor Bersama merupakan Konfigurasi Transistor yang paling sering digunakan, terutama pada penguat yang membutuhkan penguatan Tegangan dan Arus secara bersamaan. Hal ini dikarenakan Konfigurasi Transistor dengan Common Emitter ini menghasilkan penguatan Tegangan dan Arus antara sinyal Input dan sinyal Output.

  Common Emitter adalah konfigurasi Transistor dimana kaki Emitor Transistor di-ground-kan dan dipergunakan bersama untuk INPUT dan OUTPUT. Pada Konfigurasi Common Emitter ini, sinyal INPUT dimasukan ke Basis dan sinyal OUTPUT-nya diperoleh dari kaki Kolektor.

Self Bias adalah arus input didapatkan dari pemberian tegangan input VBB seperti gambar 60.

3. Decoder

    Alat ini juga dapat diartikan sebagai serangkaian logika yang berguna untuk menerima masukkan atau input binary dan mengaktifkan salah satu output dengan berdasarkan ukuran pada binary tersebut.

    Salah satu fungsi utama yang dimiliki oleh alat ini adalah untuk memberikan kemudahan dalam menyatakan seven segment.

    Alasan tersebutlah yang membuatmu lebih menggunakan alat ini ketika ingin menyalakan seven segmen.

    Beberapa rangkaian yang memakai alat ini adalah rangkaian 3 x 8 atau 3 bit 8 output line, 4 x 6 atau 4 input 16 output line, decoder jenis BCD to 7 segmen dengan 4 bit input dan 8 output line, juga decoder jenis BCD to Decimal yang mempunyai 4 bit input dan 10 output line.

    Selain itu, salah satu IC dari alat ini yang paling sering dipakai adalah 74138 yang telah dilengkapi dengan 3 input bit 8 output line yang mempunyai nilai input 1 di tiap output-linenya.

    Di samping itu, pengertian alat ini ini tidak jauh berbeda dengan demultiplexer, tapi yang membedakan ialah alat ini tidak memakai data input. Jadi, input yang ada hanya menggunakan untuk data control saja.

    Definisi lain dari alat ini juga bisa dibentuk dari susunan dari gerbang logika dasar atau juga memakai IC dan dijual banyak di pasaran.

    → Konfigurasi Decoder:

Tabel Kebenaran:

4. Encoder

   

    Encoder adalah rangkaian kombinasional yang mana merupakan operasi kebalikan dari Decoder. Encoder memiliki maksimum 2n jalur input dimana "n" adalah jalur output. Karena mengkode informasi dari input 2n menjadi kode n-bit. Encoder akan menghasilkan kode biner yang setara dengan input yang mana adalah "Aktif Tinggi". Oleh karena itu, encoder mengkodekan 2n jalur input dengan ‘n’ bit.

    Seperti yang telah dijelaskan encoder adalah perangkat yang dapat mengubah gerakan menjadi sinyal listrik yang dapat dibaca oleh beberapa jenis perangkat kontrol dalam sistem kontrol gerak, seperti counter atau PLC. Encoder adalah peralatan yang dapat mengirimkan sinyal umpan balik yang dapat digunakan untuk menentukan posisi, jumlah, kecepatan maupun arah.

    Perangkat kontrol dapat menggunakan informasi ini untuk mengirim perintah untuk fungsi tertentu. Sebagai contoh:

1. Dalam aplikasi peralatan pemotong otomatis, sebuah encoder dengan roda pengukur dapat memberi tahu perangkat kontrol berapa banyak bahan yang telah diumpankan, sehingga perangkat kontrol tahu kapan harus memotong.
2. Dalam sistem aplikasi label servo presisi, sinyal encoder digunakan oleh PLC untuk mengontrol waktu dan kecepatan rotasinya.
3. Dalam aplikasi percetakan, umpan balik atau feedback dari encoder mengaktifkan print head untuk membuat tanda pada lokasi tertentu.
4. Pada sebuah crane, encoder yang dipasang pada poros motor dapat memberikan umpan balik posisi sehingga crane tahu kapan harus mengambil atau melepaskan bebannya.
5. Dan masih banyak lagi, seperti pada penggunaan encoder pada observatorium, rel kereta api, tangga berjalan, dll.

Konfigurasi 74LS147:

Tabel Kebenaran:

5. Sensor Infrared

    Sensor infra red adalah perangkat elektronik, yang memancarkan cahaya dari led dan cahaya diterima oleh photodioda. Sensor ini juga dapat mendeteksi panas serta pergerakan pada benda. Jenis sensor ini hanya mengukur radiasi pancaran. Biasanya benda yang dipancarkan memiliki pengaruh panas yang berbeda terhadap sensor. Sinyal yang dipancarkan oleh transmitter diterima oleh receiver infra red dan kemudian didecodekan sebagai sebuah paket data biner.

Konfigurasi sensor infrared

Grafik Sensor Infrared

6. Sensor Rain

   

    Rain sensor atau sensor hujan adalah jenis sensor yang berfungsi mendeteksi terjadinya hujan atau tidak. Pada sensor ini, terdapat integrated circuit atau IC (komponen dasar yang terdiri dari resistor, transistor, dan lain-lain) komparator yang berfungsi memberikan sinyal berupa logika ‘on’ dan ‘off’. Sehingga ketika sensor mendeteksi adanya hujan, wiper mobil secara otomatis akan berfungsi tanpa harus mengaktifkan saklar manual.

Konfigurasi Sensor Rain

Grafik Sensor Rain

7. Sensor LM35

    Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. Sensor Suhu LM35 yang dipakai dalam penelitian ini berupa komponen elektronika yang diproduksi oleh National Semikonductor. LM35 memiliki ke akuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan.

• Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.
• Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC
•  Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC.
•  Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.
•  Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.
•  Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada udara diam.
•  Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.
•  Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.

Konfigurasi LM35

Grafik LM35

8. Sensor LDR

    LDR atau light Dependent Resistor adalah salah satu jenis resistor yang nilai hambatannya dipengaruhi oleh cahaya yang diterima olehnya. Besarnya nilai hambatan pada LDR tergantung pada besar kecilnya cahaya yang diterima oleh LDR itu sendiri. Contoh penggunaannya adalah pada lampu taman dan lampu di jalan yang bisa menyala di malam hari dan padam di siang hari secara otomatis. Atau bisa juga kita gunakan di kamar kita sendiri.

Grafik Sensor LDR

9. Gerbang Logika OR (IC 7432)

Gerbang Logika OR memerlukan 2 atau lebih Masukan (Input) untuk menghasilkan 1 Keluaran (Output). Gerbang OR akan menghasilkan Keluaran 1 jika salah satu dari Masukan bernilai Logika 1 dan apabila pada gerbang OR menghasilkan Keluaran (Output) Logika 0, maka semua Masukan (Input) harus bernilai Logika 0.

10. Op-Amp (LM741)

    Operational amplifier (Op-Amp) adalah suatu penguat berpenguatan tinggi yang terintegrasi dalam sebuah chip IC yang memiliki dua input inverting dan non-inverting dengan sebuah terminal output. Prinsip kerja dari Op-Amp adalah membandingkan nilai kedua input (inverting dan non-inverting), apabila kedua input bernilai sama maka outnya tidak ada atau nol dan apabila terdapat perbedaan nilai input maka output akan ada.

    → Konfigurasi Pin Op-Amp:

    Ada tiga karakteristik utama op-amp ideal, yaitu; 

    1. Gain sangat besar (AOL >>). Penguatan open loop adalah sangat besar karenafeedback-nya tidak ada atau RF = tak terhingga. 

    2. Impedansi input sangat besar (Zi >>). Impedansi input adalah sangat besar sehinggaarusinputke rangkaian dalam op-amp sangat kecil sehinggateganganinput sepenuhnya dapat dikuatkan. 

    3. Impedansi output sangat kecil (Zo <<). Impedansi output adalah sangat kecil sehingga teganganoutput stabil karena tahanan beban lebih besar yang diparalelkandenganZo <<.

    Simbol Op-Amp seperti gambar berikut:

    dimana,

    V1 = tegangan input dari kaki non inverting.

    V2 = tegangan input dari kaki inverting.

    Vo = tegangan output.

Detektor Non Inverting Vref Positif

Vout = Aol x (V non-inverting - V inverting).

    → Spesifikasi Op-Amp:

        → Grafik Kurva I/O:

11. Gerbang XNOR (CD4077)
X-OR merupakan gerbang OR yang bersifat exlusif, di mana keluarannya akan nol jika masukannya bernilai sama, dan jika salah satu masukannya berbeda maka keluarannya akan bernilai 1

12. Gerbang NOT (DM7404)
Gerbang NOT merupakan gerbang di mana keluarannya akan selalu berlawanan dengan masukannya. Bila pada masukan diberikan tegangan ,maka transistor akan jenuh dan keluaran akan bertegangan nol. Sedangkan bila pada masukannya diberi tegangan tertentu, maka transistor akan cut off, sehingga keluaran akan bertegangan tidak nol.

4. Percobaan [Kembali]

A. Langkah percobaan

• Siapkan alat dan bahan yang dibutuhkan dalam membuat rangkaian tersebut.
• Rangkailah alat dan bahan tersebut seperti gambar di bawah ini.
• Simulasikan pada software proteus 8.

B. Rangkaian simulasi dan Prinsip kerja

• Gambar Rangkaian

• Prinsip kerja:
• Prinsip Kerja Sensor Infrared

    Saat test pin berlogika 0, maka sensor mendeteksi air minum telah habis. Dikarenakan tidak ada pantulan ke sensor. dikarenakan berlogika 0 maka tidak ada tegangan yang keluar dair kaki vout sensor infrared. Sehingga diteruskan ke kaki NOT dan kaki NOT mengubah input yang awalnya berlogika 0 menjadi 1. Kemudian diteruskan ke salah satu kaki input gerbang logika NAND dan AND dan kaki satunya lagi dihubungkan ke VCC. Pada kaki NAND memiliki prinsip yang berlawanan dengan gerbang AND dan pada gerbang NAND mengeluarkan output 0 kemudian gerbang AND mengeluarkan output 1. Pada gerbang NAND diteruskan ke input S flipflop dan gerbang AND diteruskan ke input R flipflop. sehingga pada gerbang Q dan Q' berlogika 0 dan 1. Pada Q' yang berlogika 1 diteruskan ke resistor R3 dan ke emittor transistor dimana tegangan yang masuk dimana tegangannya cukup untuk mengaktifkan transistor sehingga arus berjalanan dari Vcc - relay - colektor - emitor dan basis kemuadian ke ground. dikarenakan adanya tegangan yang mengalir dari VCC ke relay dan menyebabkan switch berpindah dan motor untuk pemberian minum bergerak.

Kemudian pada kaki Q diteruskan ke salah satu kaki gerbang XNOR dan NOR.

• Prinsip Kerja Sensor LDR

    Pada saat LDR mendeteksi adanya cahaya maka output yang keluar berlogika 1 dan kemudian diteruskan ke salah satu kaki input gerbang NAND dan AND kemudian kaki satunya lagi dihubungkan ke VCC. Sehingga pada kaki input gerbang NAND keduanya berlogika 1 maka outputnya berlogika 0. Pada gerbang AND kedua inputnya berlogika 1 maka outputnya berlogika 1. output pada gerbang NAND diteruskan ke kaki s flipflop dan output gerbang AND diteruskan ke kaki R flipflop. Kaki Q dan Q' berlogika 0 dan 1. Kemudian kaki Q' diteruskan ke resistor R1 dan ke transistor. Dikarenakan arus yang mengalir cukup untuk mengaktifkan transistor maka arus mengalir dari Vcc ke relay ke kaki colektor kemudian ke emittor dan terakhir ke ground. Oleh karena itu switch berpindah dan tegangan mengalir ke motor pembuka tempat makan.

    Kaki Q pada sensor infrared dan pada sensor cahaya tersebut dihubungkan ke XNOR dan NOR. Output gerbang XNOR dihubungkan ke input 1 dan output pada gerbang NOR dihubungkan ke input 2. Input yang lain dihubungkan ke VCC. Kemudian dikarenakan pada gerbang XNOR outputnya o maka input pada encoder juga 0 dan pada gerbang NOR inputnya 1 maka pada encoder juga 1. Kemudian Outputnya berupa Q0,Q1,Q2,Q3. Dimana Masing-masingnya berlogika 0,1,1,1. Kemudian outputnya tersebut dihubungkan ke 7 segment dimana jika pada 7 segment tertera angka 0 maka artinya 0 motor yang aktif, jika tertera angka 1 artinya 1 motor yang aktif dan jika tertera angka 2 maka 2 motor yang aktif.

• Prinsip Kerja Sensor Rain

    Pada saat rain sensor berlogika 0 maka disaat itu sensor tidak mendeteksi adanya hujan. Sehingga output yang keluar dari sensor berlogika 0. Kemudian akan diteruskan ke salah satu kaki input gerbang NAND dan outputnya akan dihubungkan ke kedua kaki flipfliop yaitu kaki S dan kaki R. Dimana kaki R dihibungkan terlebih dahulu ke NOT kemudian baru dihubungkan ke kaki R tujuan agar jika output pada gerbang logika NAND tersebut bernilai 1 maka akan dibalik menjadi berlogika 0.Kemudian kaki Q yang berlogika 1 dihibungkan ke resistor R7 dan diteruskan ke transistor, karena jumlah tegangan yang masuk mencukupi maka transistor aktif dan arus mengalir dari VCC ke relay ke kaki kolektor kemudian emittor dan ke ground sehingga menyebabkan switch berpindah dan arus mengalir ke motor penggerak FAN 3. kaki Q' yang berlogia 0 dihubungkan ke encoder di kaki input 3 dan diteruskan ke 7 segment yang akan menunjukkan jumlah kipas yang hidup. JIka tertera 3 maka artinya 3 kipas menyala dan begitu seterusnya.

• Prinsip Kerja Sensor Suhu

    Pada saat suhu >22 maka tegangan akan mengalir ke rangkaian op amp dimana output op amp tersebut dihubungkan ke resistor R5 dan kemudian ke transistor Q3. Dikarenakan tegangan yang mengalir cukup untuk mengaktifkan transistor maka arus mengalir dari VCC kemudian ke relay ke kaki kolektor, kaki emitor dan ke ground sehingga menyebabkan switch berpindah dan mengaktifkan FAN 2. Kemudian Fan 2 dihubungkan ke salah satu kaki gerbang XNOR dan gerbang NOR. Pada gerbang XNOR mengeluarkan ouput berlogika 1 dan diteruskan ke kaki input gerbang NAND dan juga ke kaki input 1 encoder. Kemudian PAda gerbang NAND outputnya berlogika 1 dan diteruskan ke kaki 2 encoder

• Video

5. File Download [Kembali]

᭒ HTML↠ klik disini

᭒ File Proteus ↠ klik disini

᭒ Video↠ klik disini

᭒ Library Proteus↠ klik disini

Datasheet:

᭒ Op-amp (LM741)↠ klik disini

᭒ Sensor Infrared↠ klik disini

᭒ Sensor Suhu↠ klik disini

᭒ Sensor LDR↠ klik disini

᭒ Sensor Rain↠ klik disini

᭒ Transistor↠ klik disini

᭒ Relay↠ klik disini

᭒ Encoder↠ klik disini

᭒ Decoder↠ klik disini

᭒ Dioda↠ klik disini

᭒ Baterai↠ klik disini

᭒ Motor↠ klik disini

᭒ D flip flop↠ klik disini

᭒ Voltmeter ↠ klik disini