Flip Flop


Sistem Evakuasi Bencana pada Gedung Pencakar langit



1. Tujuan  [Kembali]

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

2. Alat dan Bahan [Kembali]

A. Alat

- 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. JK Flip Flop (74111)


    → Spesifikasi JK Flip Flop:



4. D flip flop (7474)

    → Spesifikasi D flip flop:

arrowTwo D-Type Flip-Flops

arrowOutputs Directly Interface to CMOS, NMOS and TTL

arrowLarge Operating Voltage Range

arrowWide Operating Conditions


A. Komponen Input

1. Switch


    → Spesifikasi switch:
2. Sensor Vibration


    → Spesifikasi sensor Vibration:
  • Vsuplai : DC 3.3V-5V
  • Arus : 15mA
  • Sensor : SW-420 Normally Closed
  • Output : digital
  • Dimensi : 3,8 cm x 1,3 cm x 0,7 cm
  • Berat : 10 gr

3. Sensor Api

    → Spesifikasi sensor api:


4. Sensor Gas
    → Spesifikasi sensor gas:
  1. Catu daya pemanas : 5V AC/DC
  2. Catu daya rangkaian : 5VDC
  3. Range pengukuran : 200 - 5000ppm untuk LPG, propane 300 - 5000ppm untuk butane 5000 - 20000ppm untuk methane 300 - 5000ppm untuk Hidrogen
  4.  Keluaran : analog (perubahan tegangan)

5. Sensor PIR


Spesifikasi dan konfigurasi sensor PIR : 

Pengatur Sensitivitas : Pengatur tingkat sensitivitas sensor PIR *
Regulator 3VDC : Penstabil tegangan menjadi 3V DC
Dioda Pengaman : Mengamankan sensor jika terjadi salah pengkabelan VCC dengan GND
DC Power : Input tegangan dengan range (3 – 12) VDC (direkekomendasikan menggunakan input 5VDC).
Output Digital : Output digital sensor
Ground : Hubungkan dengan ground (GND)
BISS0001 : IC Sensor PIR
Pengatur Jumper : Untuk mengatur output dari pin digital.

B.  Komponen Output

1. Relay
    → Spesifikasi Relay:



2. Motor
    → Spesifikasi Motor:

3. LED
    → Spesifikasi LED:
  • Infra merah : 1,6 V.
  • Merah : 1,8 V – 2,1 V.
  • Oranye : 2,2 V.
  • Kuning : 2,4 V.
  • Hijau : 2,6 V.
  • Biru : 3,0 V – 3,5 V.
  • Putih : 3,0 – 3,6 V.
  • Ultraviolet : 3,5 V.

3. Ground

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 kondisi ketika tegangan langsung terhubung ke kaki kolektor tanpa terhubung ke kaki basis atau kaki emitor.

      → 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. Sensor Vibration

    Vibration sensor adalah sebuah perangkat atau alat yang digunakan untuk melakukan pelacakan pada kesehatan sebuah benda dengan menggunakan sistem getaran. Vibration sensor ini bisa digunakan untuk memberikan wawasan kepada para tim tentang bagaimana cara untuk melakukan pemeliharaan pada kondisi sebuah aset yang bisa menyebabkan kegagalan pada perangkat, dan juga dapat memungkinkan mereka untuk menghindari beberapa kebutuhan perbaikan yang memakan biaya yang besar.


    → Spesifikasi sensor vibration:
  • Vsuplai : DC 3.3V-5V
  • Arus : 15mA
  • Sensor : SW-420 Normally Closed
  • Output : digital
  • Dimensi : 3,8 cm x 1,3 cm x 0,7 cm
  • Berat : 10 gr

    → Pinout sensor vibration:


    → Grafik sensor vibration:

4. Sensor Api
    
    Sensor api atau Flame sensor merupakan salah satu alat pendeteksi kebakaran melalui adanya nyala api yang tiba-tiba muncul. Besarnya nyala api yang terdeteksi adalah nyala api dengan panjang gelombang 760 nm sampai dengan 1.100 nm.
    Secara umum, prinsip kerja sensor api cukup sederhana, yaitu memanfaatkan sistem kerja metode optik. Optik yang mengandung ultraviolet, infrared, atau pencitraan visual api, dapat mendeteksi adanya percikan api sebagai tanda awal kebakaran. Jika telah terjadi reaksi percikan api yang cukup sering, maka akan terlihat emisi karbondioksida dan radiasi dari infrared.

    → Spesifikasi sensor api:

    → Grafik sensor api:
    Jadi dapat kita lihat semakin tinggi intensitas panas api yang di terima oleh sensor api maka semakin rendah resistansi yang di keluarkan oleh sensor api.

5. Sensor Gas
    
   Sensor jenis ini adalah alat yang digunakan untuk mendeteksi konsentrasi gas yang mudah terbakar di udara serta asap dan output membaca sebagai tegangan analog. Sensor gas asap MQ-2 dapat langsung diatur sensitifitasnya dengan memutar trimpotnya.
    Sensor ini biasa digunakan untuk mendeteksi kebocoran gas baik di rumah maupun di industri. Gas yang dapat dideteksi diantaranya : LPG, i-butane, propane, methane , alcohol, Hydrogen, smoke. 


    → Spesifikasi sensor gas:
  1. Catu daya pemanas : 5V AC/DC
  2. Catu daya rangkaian : 5VDC
  3. Range pengukuran : 200 - 5000ppm untuk LPG, propane 300 - 5000ppm untuk butane 5000 - 20000ppm untuk methane 300 - 5000ppm untuk Hidrogen
  4.  Keluaran : analog (perubahan tegangan)

    → Pinout sensor gas:


    → Grafik sensor gas:

 6. Sensor PIR

Sensor PIR (Passive Infra Red) merupakan sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah dari suatu objek. Sesuai dengan namanya sensor PIR bersifat pasif, yang berarti sensor ini tidak memancarkan sinar infra merah melainkan hanya dapat menerima radiasi sinar infra merah dari luar. Sensor PIR dapat mendeteksi radiasi dari berbagai objek dan karena semua objek memancarkan energi radiasi, sebagai contoh ketika terdeteksi sebuah gerakan dari sumber infra merah dengan suhu tertentu yaitu manusia mencoba melewati sumber infra merah.

Spesifikasi : Pengatur Waktu Jeda : Digunakan untuk mengatur lama pulsa high setelah terdeteksi terjadi gerakan dan gerakan telah berahir. *
Pengatur Sensitivitas : Pengatur tingkat sensitivitas sensor PIR *
Regulator 3VDC : Penstabil tegangan menjadi 3V DC
Dioda Pengaman : Mengamankan sensor jika terjadi salah pengkabelan VCC dengan GND
DC Power : Input tegangan dengan range (3 – 12) VDC (direkekomendasikan menggunakan input 5VDC).
Output Digital : Output digital sensor
Ground : Hubungkan dengan ground (GND)
BISS0001 : IC Sensor PIR
Pengatur Jumper : Untuk mengatur output dari pin digital.
Simbol Sensor PIR :
Grafik Sensor :
Respon terhadap arah, jarak, dan kecepatan






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.

2. Respon terhadap suhu


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.

7. JK Flip Flop

JK flip-flop sering diaplikasikan sebagai komponen dasar suatu counter atau pencacah naik (up counter) ataupun pencacah turun (down counter). JK flip flop dalam penyebutanya di dunia digital sering di tulis dengan simbol JK -FF. Dalam artikel yang sedikit ini akan diuraikan cara membangun sebuah JK flip-flop menggunakan komponen utama berupa RS flip-flop. Rangkaian Dasar JK Flip-Flop

Gambar Rangkaian Dasar JK Flip-Flop.

Gambar rangkaian diatas memperlihatkan salah satu cara untuk membangun sebuah flip-flop JK, J dan K disebut masukan pengendali karena menentukan apa yang dilakukan oleh flip-flop pada saat suatu pinggiran pulsa positif diberikan. Rangkaian RC mempunyai tetapan waktu yang sangat pendek, hal ini mengubah pulsa lonceng segiempat menjadi impuls sempit. Pada saat J dan K keduanya 0, Q tetap pada nilai terakhirnya. Pada saat J rendah dan K tinggi, gerbang atas tertutup, maka tidak terdapat kemungkinan untuk mengeset flip-flop. Pada saat Q adalah tinggi, gerbang bawah melewatkan pemicu reset segera setelah pinggiran pulsa lonceng positif berikutnya tiba. Hal ini mendorong Q menjadi rendah . Oleh karenanya J = 0 dan K=1 berarti bahwa pinggiran pulsa lonceng positif berikutnya akan mereset flip-flopnya. Pada saat J tinggi dan K rendah, gerbang bawah tertutup dan pada saat J dan K keduanya tinggi, kita dapat mengeset atau mereset flip-flopnya. Untuk lebih jelasnya daat dilihat pada tabel kebenaran JK flip-flop berikut.

8. D Flip Flop

    D Flip-flop merupakan salah satu jenis Flip-flop yang dibangun dengan menggunakan Flip-flop RS. Perbedaan dengan Flip-flop RS terletak pada inputan R, pada D Flip-flop inputan R terlebih dahulu diberi gerbang NOT.

Konfigurasi D flip flop IC 7474:
    Rangkaian dasar D flip flop dan truth table:


9. LED


    Light Emitting Diode atau sering disingkat dengan LED adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju. LED merupakan keluarga Dioda yang terbuat dari bahan semikonduktor. Warna-warna Cahaya yang dipancarkan oleh LED tergantung pada jenis bahan semikonduktor yang dipergunakannya. LED juga dapat memancarkan sinar inframerah yang tidak tampak oleh mata seperti yang sering kita jumpai pada Remote Control TV ataupun Remote Control perangkat elektronik lainnya.

    Bentuk LED mirip dengan sebuah bohlam (bola lampu) yang kecil dan dapat dipasangkan dengan mudah ke dalam berbagai perangkat elektronika. Berbeda dengan Lampu Pijar, LED tidak memerlukan pembakaran filamen sehingga tidak menimbulkan panas dalam menghasilkan cahaya. Oleh karena itu, saat ini LED (Light Emitting Diode) yang bentuknya kecil telah banyak digunakan sebagai lampu penerang dalam LCD TV yang mengganti lampu tube.

Cara Kerja LED (Light Emitting Diode)

    Seperti dikatakan sebelumnya, 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.

    LED terdiri dari sebuah chip semikonduktor yang di doping sehingga menciptakan junction P dan N. Yang dimaksud dengan proses doping dalam semikonduktor adalah proses untuk menambahkan ketidakmurnian (impurity) pada semikonduktor yang murni sehingga menghasilkan karakteristik kelistrikan yang diinginkan. 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).



    LED atau Light Emitting Diode yang memancarkan cahaya ketika dialiri tegangan maju ini juga dapat digolongkan sebagai Transduser yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi cahaya.

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 Api dan gas.
    Saat test pin berlogika 1, maka sensor mendeteksi api. yang akan mengantarkan tegangan ke gerbang not untuk dibalikan logika 1 menjadi 0 dan diteruskan ke kaki R' pada JK flip flop yang akan membuat Q' berlogika 1 dan membuat transistor aktif. dikarenakan transistor aktif terdapat arus yang mengalir dari kolektro transistor ke emitor transistor yang akan menggeserkan relay dari kanan ke kiri yang akan membuat loop dan membuat springkler aktif / menyala untuk memadamkan api.
    Pada saat sensor gas berlogika 1, maka sensor mendeteksi adanya asap/gas berbahaya yang akan mengantarkan ke gerbang not untuk dibalikan logika dari 1 ke 0 dan diteruskan ke kaki S' pada JK flip flop yang akan membuat Q berlogika 1 dan membuat transistor aktif. Dikarenakan transistor aktif terdapat arus yang mengalir dari kolektor transistro ke emitor transistor yang akan menggeserkan relay dari kanan ke kiri yang akan membuat loop dan membuat ventilasi terbuka untuk membuang asap / gas beracun keluar gedung.
    • Prinsip Kerja Sensor Vibration
    Pada saat test pin berlogika 1, maka sensor mendeteksi adanya gempa bumi yang akan dihantarkan ke pin D pada D flip flop yang akan membuat pin Q berlogika 1 yang akan dihantarkan ke kaki basis transistor yang akan mengaktifan transistor. Dikarenakan transistor aktif maka akan membuat terdapat arus dari kolektor transistor ke emitor transistor yang akan menggeserkan relay dari kanan kek kiri yang akan membuat rangkaian loop yang akan mengaktifkan buzzer untuk mengingatkan warga terhadap gempa/ sirine gempa.
    • Prinsip Kerja Sensor PIR
    Pada saat test pin berlogika 1, maka sensor mendeteksi adanya orang mendekati pintu emergency yang akan mengatarkan tegangan ke 2 flip flop yaitu JK flip flop dan D flip flop. pada JK flip flop akan menyebabkan kondisi toggle yang akan mengubah output berlawanan setiap ada clock yang akan mengaktifkan led untuk membantu warga untuk evakuasi dan mengantarkan ke pintu emergency, sedangkan D flip flopnya akan menyebabkan kondisi ser yang akan mengaktifkan pin Q yang akan diteruskan ke basis transistor yang akan mengaktifkan motor untuk membuka pintu emergency.
  • 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 Sensor Api↠ klik disini
᭒ Sensor Vibration↠ klik disini
᭒ Sensor Gas↠ klik disini
᭒ Sensor PIR↠ klik disini
᭒ Transistor↠ klik disini
᭒ Relay↠ klik disini
᭒ Dioda↠ klik disini
᭒ Baterai↠ klik disini
᭒ Motor↠ klik disini
᭒ D flip flop↠ klik disini
᭒ JK Flip Flop↠ klik disini
᭒ Voltmeter ↠ klik disini

Komentar

Posting Komentar

Postingan Populer