Aplikasi Flip-flop



1. Tujuan[kembali]
- Mengerti prinsip kerja rangkaian flip-flop pada rangkaian simulasi
- Dapat mengaplikasikan dengan baik gerbang logika NAND dan NOT pada rangkaian simulasi
- Memahami prinsip kerja dari vibration sensor dan sensor IR proximity pada rangkaian simulasi

2. Alat dan Bahan[kembali]
    2.1. Alat[kembali]
-Voltmeter

Voltmeter adalah alat ukur yang digunakan untuk mengukur tegangan listrik dalam sebuah rangkaian elektronik.
    2.2. Bahan[kembali]
- Logicstate
Logic state adalah logika benar(1) atau salah(0), dari sinyal biner yang diberikan. Sinyal biner adalah sinyal digital yang hanya memiliki dua nilai yang valid. Dalam istilah fisik, pengertian logis dari sinyal biner ditentukan oleh level tegangan atau nilai arus sinyal, dan ini pada gilirannya ditentukan oleh perangkat teknologi.

- Gerbang logika NAND
Gerbang logika Nand adalah gerbang logika dengan output 0 jika dan hanya jika semua inputnya 1.



- Gerbang logika NOT
Gerbang logika NOT adalah gerbang logika yang bekerja dengan membalikkan logika input pada outputnya. Ketika input berlogika 0 maka output akan berlogika 1, begitu juga sebaliknya.

- Resistor
gambar 1 resistor

Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkain elektronika.

- Inductor

Induktor atau dikenal juga dengan Coil adalah Komponen Elektronika Pasif yang terdiri dari susunan lilitan Kawat yang membentuk sebuah Kumparan
- Capasitor Electric

adalah komponen elektronika yang mempunyai kemampuan menyimpan elektron-elektron selama waktu yang tertentu atau komponen elektronika yang digunakan untuk menyimpan muatan listrik

Spesifikasi:
-POT-HG
Resistor Variabel adalah sebuah komponen yang mempunyai karakteristik seperti resistor namun nilainya tidak tetap (variable resistor) dan bisa diubah selama pemakaian. 
pin:


-Vcc
 jadi istilah VCC menyebut tegangan pada kaki collector.

-Ground
Fungsi grounding adalah untuk memberikan perlindungan  pada seluruh sistem. Grounding berfungsi sebagai penghantar arus listrik langsung ke bumi atau tanah saat terjadi kebocoran isolasi atau percikan api pada konsleting.
Input:
- Vibration Sensor
gambar 2 vibration sensor

Sensor getaran adalah suatu alat yang berfungsi untuk mendeteksi adanya getaran dan akan diubah dalam ke dalam sinyal listrik.

pin:
- Sensor IR Proximity
Infrared Proximity Sensor merupakan sensor inframerah yang dapat digunakan untuk pedeteksi halangan, pendeteksi warna (hitam atau putih) pendeteksi gerakan dll.




Pin:
Output:
-LED

 

LED merupakan sebuah komponen elektromagnetik yang dapat memancarkan cahaya monokromatik melalui tegangan maju. LED terbuat dari bahan semikonduktor yang merupakan keluarga dioda. LED dapat memancarkan berbagai warna, tergantung dari bahan semikonduktor yang digunakan.

Spesifikasi:

 

 

Grafik:


-Sounder


Echo sounder adalah salah satu jenis SONAR (Sound Navigation and Ranging), berupa perangkat yang digunakan oleh kapal laut dan ditaruh di bawah air

-Speaker

Speaker adalah perangkat keras output yang berfungsi mengeluarkan hasil pemrosesan oleh CPU berupa audio/suara. Speaker juga bisa di sebut alat bantu untuk keluaran suara yang dihasilkan oleh perangkat musik seperti MP3 Player, DVD Player dan lain sebagainya.



3. Dasar Teori[kembali]
-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. Satuan Resistor adalah Ohm (simbol: Ω) yang merupakan satuan SI untuk resistansi listrik. Resitor mempunyai nilai resistansi (tahanan) tertentu yang dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin dimana nilai tegangan terhadap resistansi tersebut berbanding lurus dengan arus yang mengalir, berdasarkan persamaan hukum Ohm (V = I.R ).

Rumus dari Rangkaian Seri Resistor: Rtotal = R1 + R2 + R3 + ….. + Rn

Rumus dari Rangkaian paralel Resistor: 1/Rtotal = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ….. + 1/Rn

Rumus resistor dengan hukum ohm: R = V/I

Cara menghitung nilai resistor:

Tabel dibawah ini adalah warna-warna yang terdapat di tubuh resistor :

Perhitungan untuk resistor dengan 4 gelang warna :

·         Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ke-1 (pertama)

·         Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ke-2

·         Masukkan Jumlah nol dari kode warna gelang ke-3 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10^n)

·         Gelang ke 4 merupakan toleransi dari nilai resistor tersebut

Perhitungan untuk resistor dengan 5 gelang warna :

·         Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ke-1 (pertama)

·         Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ke-2

·         Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ke-3

·         Masukkan Jumlah nol dari kode warna gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10^n)

·         Gelang ke 5 merupakan toleransi dari nilai resistor tersebut.

 Resistor adalah komponen elektronika pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian elektronika. Satuan Resistor adalah Ohm (simbol: Ω) yang merupakan satuan SI untuk resistansi listrik. Resitor mempunyai nilai resistansi (tahanan) tertentu yang dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin dimana nilai tegangan terhadap resistansi tersebut berbanding lurus dengan arus yang mengalir, berdasarkan persamaan hukum Ohm (V = I.R ).



-Kapasitor

            kapasitor adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi di dalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik.

Cara membaca nilai kapasitor :

Agar dapat menghitung nilai kode kapasitor keramik  473Z, kita perlu mengetahui lebih dahulu nilai satuannya. Hal ini perlu agar memudahkan dalam membedakan kode tiap kapasitor seperti berikut ini:

Kapasitor keramik dengan kode 473Z dapat dijabarkan sebagai berikut:

1 nano Farad (nf) = 1000 piko Farad (pF) = 0,01 mikro Farad (µF), umumnya yang banyak dipakai adalah satuan mikro farad dan farad yakni 1 Farad (F) = 1000000 Mikro Farad (µF).

Nilai Kapasitor = 47 x 10 pangkat tiga (10x10x10) = 47 x 1000 = 47.000 piko Farad (pF) = 47 nano Farad (nF) = 0,047 mikro Farad (µF).



Sedangkan huruf yang berada setelah angka atau nilainya merupakan besarnya nilai toleransi dari nilai kapasitansi kapasitor. Kode huruf tersebut tidak menentu, sehingga akan dijelaskan beberapa kode huruf untuk nilai toleransi kapasitor sebagai berikut:



-Induktor

            Induktor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menghasilkan medan magnetik, tegangan induksi atau arus induksi. Induktor bekerja menurut hukum Faraday. Induktor tidak lain adalah lilitan kawat pada sebuah coker atau inti logam. Pada saat arus listrik (i) melewati lilitan kawat ini, maka akan timbul fluks magnetik (NΦ) di sekitar induktor yang besarnya proporsional dengan kuat arus listrik yang melewatinya. Induktor sering disebut juga Choke. Simbol induktor sebagai berikut.



Cara membaca kode pada inductor



Maka besar nilai induktor tersebut adalah :

1. Tulis langsung digit pertama dan kedua sesuai dengan kode yang tertera yaitu 32

2. Selanjutnya digit ke tiga menandakan banyaknya jumlah koma nol, kode 3 berarti ditulis 0,001




3. S dikalikan  : 32 x 0,001 maka hasilnya 0,032 Henry, untuk mengubah menjadi satuan miliHenry kamu harys melakukan perkalian dengan 1000 maka hasilnya menjadi 32 mH.


-transistor

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. 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). 

Transistor adalah sebuah komponen di dalam elektronika yang diciptakan dari bahan-bahan semikonduktor dan memiliki tiga buah kaki. Masing-masing kaki disebut sebagai basis, kolektor, dan emitor.

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

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

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

 Jenis Transistor:

1.      Bipolar Junction Transistor (BJT)

Bi artinya dua dan Polar asal kata dari polarity yang artinya polaritas, dengan kata lain bipolar junction transistor (BJT) adalah jenis Transistor yang memiliki dua polaritas yaitu hole (lubang) atau elektron sebagai carier (pembawa) untuk menghantarkan arus listrik. Prinsip dasar konstruksinya disusun seperti dari dua buah dioda yang disambungkan pada kutub yang sama yaitu Anoda dengan anoda sehingga menghasilkan transistor jenis NPN atau Katoda dengan katoda yang menjadi transistor jenis PNP.

2.      Unipolar Junction Transistor (UJT

Pada transistor UJT hanya satu polaritas saja yang dijadikan carier/pembawa muatan arus listrik, yaitu elektron saja atau hole/lubangnya saja, tergantung dari jenis transistor UJT tersebut. Karena prinsip kerjanya transistor ini berdasarkan dari efek medan listrik, maka transistor UJT lebih dikenal dengan nama FET (Field Efect Transistor) atau Transistor Efek Medan.

            Rumus:
-gerband logika nand

Gerbang NAND


Gerbang NAND akan menghasilkan keluaran (Output) Logika 0, apabila semua masukan (Input) pada Logika 1 dan apabila ada sebuah masukan (Input) yang bernilai Logika 0, maka akan menghasilkan keluaran (Output) Logika 1.

Transistor Gerbang NAND

Secara sederhana, gerbang logika NAND 2 input dapat dibangun menggunakan RTL Resistor-transistor Switch yang terhubung bersama degan input yang terhubung langsung ke basis transistor, dimana transistor harus dalam keadaan cut-off "MATI" untuk keluaran Q.

Gerbang logika NAND dapat menghasilkan fungsi logis yang diinginkan dengan simbol berupa gerbang AND standar dengan tambahan lingkaran (biasa juga disebut sebagai "Gelembung Inversi" pada bagian output yang mana mewakili gerbang NOT) yang disebut sebagai operasi logika NAND.

Jenis Gerbang Logika NAND:


          

Gerbang NAND 4 Input:

 

Berdasarkan gambar diatas ekspresi Boolean untuk gerbang NAND 4 input yaitu :  Q = A.B.C.D


-Vibration Sensor

Sensor getaran adalah suatu alat yang berfungsi untuk mendeteksi adanya getaran dan akan diubah dalam ke dalam sinyal listrik.

Sensor-Getaran

respon sensor vibration:



-Ir Proximity Sensor

 IR Proximity sensor biasanya digunakan untuk mendeteksi benda atau halangan disekitar sensor ini. Sensor ini pada umumnya digunakan pada sebuah robot untuk navigasi dan menghindari rintangan.



Sensor ini memiliki 4 pin :

V (Vcc) : Disini kita memerlukan 5V.

G (Gnd) : Dihubungkan dengan ground.

O (Out) : Output dari sensor.

Test Pin : Dihubungkan dengan resistor variabel.

Grafik:

4. Percobaan[kembali]
    4.1 Prosedur Percobaan[kembali]
- Buka aplikasi proteus 8
- Pilih komponen yang dibutuhkan
- Rangkaian semua komponen yang sudah dipilih
- Atur nilai beberapa komponen sehingga tidak terdapat kerusakan atau rangkaian dapat berjalan dengan baik
- Pasang voltmeter secara paralel pada beberapa bagian komponen yang dirasa perlu dilihat nilai tegangannya
-Simulasikan rangkaian
    4.2 Gambar Rangkaian[kembali]


    4.3 Prinsip Kerja Rangkaian[kembali]
Pada rangkaian, terdapat dua input yaitu berupa sensor vibration dan IR proximity sensor. Pada saat kedua sensor berlogika 0 maka tidak ada arus input yang mengalir pada rangkaian, sehingga output tidak akan menyala.
Pada aplikasinya, vibration sensor mendeteksi adanya getaran di dalam gawang. Ketika bola masuk ke gawang dan terdeteksi getaran, vibration sensor berlogika 1 sehingga terdapat input arus yang mengalir pada gerbang logika NAND dengan flip flop SR FF. sehingga output dua sensor akan berkebalikan atau berlawanan di saat salah satu input berlogika 1. dikarenakan dipasang gerbang logika NOT pada masing-masing output gerbang logika NAND, sehingga membuat perubahan kondisi dimana output led dan speaker aktif ketika vibration sensor berlogika 1. speaker sebagai penanda bola masuk ke gawang, dan led sebagai peringatan score pada gawang bola tersebut.
Lalu pada saat terdeteksi bola keluar lapangan, menyebabkan sensor ir proximity mendeteksi adanya benda yang lewat sehingga proximity berbunyi berupa sounder dan led menyala. 
    4.4 Video[kembali]


    4.5 Download File[kembali]
-rangkaian simulasi (di sini)
-video simulasi rangkaian (di sini)
-datasheet gerbang logika not (di sini)
-datasheet resistor (di sini)
-datasheet gerbang logika nand (di sini)
-datasheet vibration sensor (di sini)
-datasheet ir prximity (di sini)
-datasheet sounder (di sini)
-datasheet led (di sini)
-datasheet speaker (di sini)
-library vibration sensor (di sini)
-library sensor ir proximity (di sini)

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

  PRAKTIKUM MIKROPROSESOR DAN MIKROKONTROLER 2021     OLEH: Muhammad Alfario Wirawan 1910953019 Kelompok 3 JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS T...