DAFTAR ISI

4. Percobaan & Video

5. File Download

Kontrol Palang Kereta Api

1. Tujuan [kembali]

Memahami aplikasi dari kontrol palang pintu pada kereta api.
Memahami prinsip kerja dari rangkaian aplikasi.
Mencegah terjadinya kecelakaan pada transportasi

Spesifikasi :

3. D Flip Flop

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

3. Transistor BC547

Spesifikasi
Type - NPN
Collector-Emitter Voltage: 35 V
Collector-Base Voltage: 35 V
Emitter-Base Voltage: 5 V
Collector Current: 2.5 A
Collector Dissipation - 10 W
DC Current Gain (hfe) - 100 to 200
Transition Frequency - 160 MHz
Operating and Storage Junction Temperature Range -55 to +150 °C
Package - TO-126

4. Op-Amp LM124

Komponen Input

1. Vibration Sensor

Vibration Sensor

Spesifikasi sensor

2. Sensor PIR

Spesifikasi

Vin : dc 5v 9v.
Radius : 180 derajat.
Jarak deteksi : 5 7 meter.
Output : digital ttl.
Memiliki setting sensitivitas.
Memiliki setting time delay.
Dimensi : 3,2 cm x 2,4 cm x 2,3 cm.
Berat : 10 gr.

3. Sound Sensor

Spesifikasi

4. REED Magnetic Sensor

Reed Switch Magnetic Sensor Module Features & Specifications

Operating Voltage: 3.3V to 5V DC
Output format: Digital switching output ( 0 and 1 )
LEDs indicating output and power
PCB Size: 32mm x 14mm
LM393 based design
Easy to use with Microcontrollers or even with normal Digital/Analog IC
Small, cheap and easily available

Komponen Output

1. LED

Spesifikasi :
-Superior Weather Resistance
-5mm Round Standard Directivity
-Uv Resistant Eproxy
-Forward Current (If): 30ma
-Forward Voltage (Vf): 1.8v To 2.4v
-Reverse Voltage: 5v
-Operating Temperature: -30℃ To +85℃
-Storage Temperature: -40℃ To +100℃
-Luminous Intensity: 20mcd
Tegangan LED menurut warna:
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.

2. Relay

Gambar Bentuk dan Simbol Relay

Spesifikasi

3. Motor DC

Spesifikasi

4. Buzzer

Buzzer

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:

- OP-AMP

1. Op Amp Sebagai Penguat Non Inverting

Penguat Non Inverting adalah suatu rangkaian penguat yang berfungsi menguatkaan sinyal dan hasil sinyal yang dikuatkan tetap sefasa dengan sinyal inputannya, hasil dari sinyal input dan output rangkaian non inverting dapat dilihat pada Gambar 1. Pada dasarnya penguat non inverting digunakan sebagai pengkondisi sinyal inputan sensor yang terlalu kecil sehingga dibutuhkan penguatan untuk diproses. intinya penguat non inverting ke balikkan dari penguat inverting.

Gambar 1 Rangkaian Penguat Non Inverting

Keterangan Gambar

Vin : Tegangan Masukan

Vout : Tegangan Keluaran

Rg : Resistansi ground

Rf : Resistansi feedback

Gambar 2 Sinyal Input dan Output Penguat Non Inverting

Fungsi Penguat Non Inverting
Fungsi dari penguat non inverting kurang lebih sama dengan penguat inverting hanya saja polaritas output yang dihasilkan sama dengan sinyal inputnya. Keluaran sensor dan tranduser pada umumnya mempunyai tegangan yang sangat kecil hingga mikro volt, sehingga diperlukan penguat dengan impedansi masukan rendah. Rangkaian penguat non inverting akan menerima arus atau tegangan dari tranduser sangat kecil dan akan membangkitkan arus atau tegangan yang lebih besar

Rumus Op Amp Non Inverting

Gambar 3 Penjabaran Rangkaian Penguat Non Inverting untuk mempermudah penurunan rumus

Rumus mencari tegangan output yaitu:

Rumus mencari besar penguatannya yaitu sebagai berikut:

Op-amp sebagai voltage follower

Op-Amp Voltage Follower (atau dikenal juga sebagai Unity-gain Amplifier atau Buffer Amplifier) adalah rangkaian Op-Amp yang memiliki penguatan atau gain (A) tegangan sebesar 1x. Dengan kata lain, Op-Amp tidak memberikan amplifikasi ataupun atenuasi terhadap sinyal inputnya. Yang artinya keluaran dari Op-Amp sama dengan masukannya.
Rangkaian Op-Amp Voltage Follower.
Cara Kerja Rangkaian Op-Amp Voltage Follower.

b. Resistor

Resistor merupakan salah satu komponen elektronika pasif yang berfungsi untuk membatasi arus yang mengalir pada suatu rangkaian dan berfungsi sebagai terminal antara dua komponen elektronika. Tegangan pada suatu resistor sebanding dengan arus yang melewatinya (V=I R).
Cara menghitung nilai resistansi resistor dengan gelang warna:
1. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang pertama
2. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang kedua
3. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ketiga
4. Masukkan jumlah nol dari kode warna gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10(10^n)

Resistor di pasaran

c. Dioda 1N4002

Dioda adalah komponen elektronika yang terdiri dari dua kutub dan berfungsi menyearahkan arus. Komponen ini terdiri dari penggabungan dua semikonduktor yang masing-masing diberi doping (penambahan material) yang berbeda, dan tambahan material konduktor untuk mengalirkan listrik.

Dalam ilmu fisika dioda digunakan untuk penyeimbang arah rangkaian elektronika. Elektronika memiliki dua terminal yaitu anoda berarti positif dan katoda berarti negatif. Prinsip kerja dari anode berdasarkan teknologi pertemuan positif dan negative semikonduktor. Sehingga anode dapat menghantarkan arus litrik dari anoda menuju katoda, tetapi tika sebaliknya katoda ke anoda.

Dioda digambarkan seperti sebuah switch/saklar dimana saklar tersebut hanya akan bekerja di beri tegangan atau arah arus sesuai dengan polaritas kaki ioda itu sendiri. Pada arah bias maju, bias kaki anoda diberikan tegangan (+) dan tegangan (-) pada katoda maka dioda akan dapat mengalirkan arus pada satu arah. Sedangkan pada arah arus mundur bias dimana kaki anoda diberi tegangan (-) dan tegangan (+) pada katoda maka saklar menjadi terbuka atau saklar OFF.

d. Transistor BC547

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.
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.
Jenis-jenis Transistor Bipolar

Transistor Bipolar terdiri dari dua jenis yaitu Transistor NPN dan Transistor PNP. • Transistor NPN adalah transistor bipolar yang menggunakan arus listrik kecil dan tegangan positif pada terminal Basis untuk mengendalikan aliran arus dan tegangan yang lebih besar dari Kolektor ke Emitor.
• Transistor PNP adalah transistor bipolar yang menggunakan arus listrik kecil dan tegangan negatif pada terminal Basis untuk mengendalikan aliran arus dan tegangan yang lebih besar dari Emitor ke Kolektor.

Rumus

3 konfigurasi transistor bipolar
Cara mengukur transistor bipolar

Karakteristik input
Transistor adalah komponen aktif yang menggunakan aliran electron sebagai prinsip kerjanya didalam bahan. Sebuah transistor memiliki tiga daerah doped yaitu daerah emitter, daerah basis dan daerah disebut kolektor. Transistor ada dua jenis yaitu NPN dan PNP. Transistor memiliki dua sambungan: satu antara emitter dan basis, dan yang lain antara kolektor dan basis. Karena itu, sebuah transistor seperti dua buah dioda yang saling bertolak belakang yaitu dioda emitter-basis, atau disingkat dengan emitter dioda dan dioda kolektor-basis, atau disingkat dengan dioda kolektor.
Bagian emitter-basis dari transistor merupakan dioda, maka apabila dioda emitter-basis dibias maju maka kita mengharapkan akan melihat grafik arus terhadap tegangan dioda biasa. Saat tegangan dioda emitter-basis lebih kecil dari potensial barriernya, maka arus basis (Ib) akan kecil. Ketika tegangan dioda melebihi potensial barriernya, arus basis (Ib) akan naik secara cepat.
Karakteristik output
Sebuah transistor memiliki empat daerah operasi yang berbeda yaitu daerah aktif, daerah saturasi, daerah cutoff, dan daerah breakdown. Jika transistor digunakan sebagai penguat, transistor bekerja pada daerah aktif. Jika transistor digunakan pada rangkaian digital, transistor biasanya beroperasi pada daerah saturasi dan cutoff. Daerah breakdown biasanya dihindari karena resiko transistor menjadi hancur terlalu besar.
Gelombang I/O Transistor

e. Op-Amp LM124

Penguat operasional atau yang dikenal sebagai Op-Amp merupakan suatu rangkaian terintegrasi atau IC yang memiliki fungsi sebagai penguat sinyal, dengan beberapa konfigurasi. Secara ideal Op-Amp memiliki impedansi masukan dan penguatan yang tak berhingga serta impedansi keluaran sama dengan nol. Dalam prakteknya, Op-Amp memiliki impedansi masukan dan penguatan yang besar serta impedansi keluaran yang kecil.

Op-Amp memiliki beberapa karakteristik, di antaranya:
a. Penguat tegangan tak berhingga (AV = ∼)
b. Impedansi input tak berhingga (rin = ∼)
c. Impedansi output nol (ro = 0) d. Bandwidth tak berhingga (BW = ∼)
d. Tegangan offset nol pada tegangan input (Eo = 0 untuk Ein = 0)

Rangkaian dasar Op-Amp

Konfigurasi PIN
Spesifikasi:
Respons karakteristik kurva I-O:

f. Vibration Sensor
Sensor getaran adalah suatu alat yang berfungsi untuk mendeteksi adanya getaran dan akan diubah dalam ke dalam sinyal listrik. Sensor ini disebut juga cassing measurement. Sensor yang digunakan adalah sensor seismic transduser, yaitu sensor yang digunakan untuk mengukur kecepatan dan percepatan.
Grafik Respon Sensor
Grafik Sensor
g. Sound Sensor

Sound sensor adalah sensor yang berfungsi mendeteksi suara. Module ini bekerja berdasarkan prinsip kekuatan gelombang suara yang masuk. Di mana gelombang suara tersebut mengenai membran sensor, yang berefek pada bergetarnya membran sensor. Dan pada membran tersebut terdapat kumparan kecil yang dapat menghasilkan besaran listrik.
Grafik Sensor Suara

h. PIR Sensor

Sensor PIR atau Passive Infra Red adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah dari suatu objek. 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 yang lain 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.

Grafik Sensor PIR

i. REED Magnetic Sensor

Reed switch tersusun atas lempengan metal yang terhubung dilingkupi tabung gelas, sehingga ketika tercipta medan magnet antara dua buah lempengan, lempengan tersebut tarik-menarik sehingga arus listrik dapat mengalir. Ketika medan magnet hilang lempengan kembali ke posisi semula dan jalur gerak arus kembali terputus.

Grafik Respon

4. Percobaan [kembali]

A. Prosedur percobaan

- Siapkan alat dan bahan ke dalam proteus

- Susun alat dan bahan seperti yang ada pada gambar

- Uji coba rangkaian dan amati apakah berhasil atau tidak

B. Rangkaian simulasi

C. Prinsip kerja

Dimulai dari sensor vibration, apabila kereta lewat dan sensor vibraton mendeteksi getaran dari kereta tersebut, maka logicstate berlogika 1, sehingga adanya arus yang mengalir dari power supply menuju ke Vcc, kemudian dikeluarkan berupa tegangan melalui kaki Vout, tegangan tersebut diumpankan ke D flip flop, sesuai dengan truth tablenya maka saat input D berlogika 1 maka output Q nya 1. kemudian output dari D flip flop menuju R16 kemudian menuju ke base dengan tegangan yang cukup pada base sehingga transistor aktif dengan transistor aktif maka ada arus yang mengalir dari power supply menuju relay menuju kolektor menuju emitor terus ke ground ,jenis dari biasnya yaitu fixed bias dengan adanya arus tersebut maka nilai menjadi aktif dengan switch-nya berpindah ke kiri sehingga rangkaian loop menjadi tertutup dengan rangkaian loop tertutup maka arus dapat mengalir yang mengakibatkan palang akan turun serta buzzer akan berbunyi.

Selanjutnya karena ada kereta apinya yang lewat maka sensor sound akan berlogika 1, sehingga ada arus dari power supply menuju Vcc kemudian dikeluarkan berupa Vout kemudian diumpankan ke Op-Amp. Di mana Om-Amp di sini bertindak sebagai voltage follower terjadi penguatan sebanyak 1 kali sehingga Vin = Vout dengan rumus Av = V0/V1. Kemudian diumpankan lagi ke sebuah resistor kemudian menuju ke kaki base di mana tegangan pada kaki base telah cukup, sehingga transistor menjadi aktif, jenisnya yaitu fixed bias. Dengan aktifnya transistor maka ada arus dari power supply menuju relay menuju kolektor menuju emitor terus ke ground dengan relay aktif maka switch bergeser ke arah kiri sehingga rangkaian loop pada relay tertutup sehingga ada arus yang mengalir yang mengakibatkan buzzer menyala, sebagai indikator memperingatkan kendaraan yang mendekat agar berhenti.

Kemudian jika ada kendaraan yang terlanjur melintas atau secara paksa melintas maka sensor pir akan mendeteksinya sebagai sebuah gerakan, yang mengakibatkan logicstate menjadi 1 sehingga ada arus dari power supply menuju Vcc dikeluarkan berupa tegangan melalui kaki Vout diumpankan lke D flip flop, sesuai dengan truth tablenya maka saat input D berlogika 1 maka output Q nya 1. kemudian output dari D flip flop menuju ke base, di mana tegangan pada kaki bebas telah cukup maka transistor menjadi aktif dengan transistor menjadi aktif maka ada arus yang mengalir dari kolektor menuju emitor terus ke R13 terus ke gound, di sini jenis transistornya adalah Emitter stabilished Bias, dengan adanya arus tersebut maka nilai menjadi aktif, ketika nilai aktif switch bergeser ke kiri, rangkaian menjadi tertutup yang mengakibatkan LED sebagai indikator kode agar kereta melakukan perlambatan untuk menghindari terjadinya insiden kecelakaan.

Jika palang telah turun maka sensor magnetik akan berlogika 1 sehingga ada arus dari power supply menuju ke Vcc, dikeluarkan berupa Vout kemudian diumpankan ke R menuju ke Op-Amp, di mana Op-Amp di sini bertindak sebagai non inverting amplifier terjadi penguatan dua kali tegangan tersebut menuju ke R23, kemudian menuju ke kaki base, karena tegangan pada kaki base telah cukup, maka ada arus dari power supply menuju relay terus menuju ke kolektor menuju ke emitor menuju ke ground, jenis transistornya adalah Emitter stabilished bias. Maka adanya arus tersebut menandakan bahwa relay aktif sehingga switchnya bergeser ke arah kiri yang mengakibatkan rangkaian loop pada relay tertutup, yang mengakibatkan LED hidup dan memperingatkan pengendara agar segera berhenti.

-Video

Video