Aplikasi Encoder-Decoder




Security Parking System

1. Tujuan [Kembali]
  1. Untuk memahami bagaimana sistem digital bekerja
  2. Untuk memahami bagaimana encoder decoder bekerja

2. Alat dan Bahan [Kembali]

- Alat:

    - Power Supply

                    

    - Voltmeter

                   

    - Motor DC



- Bahan:

    - Resistor

                   

    - Transistor


                        Spesifikasi:

    *Bi-Polar NPN Transistor

    *DC Current Gain (hFE) is 800 maximum

    *Continuous Collector current (IC) is 100mA

    *Emitter Base Voltage (VBE) is 6V

    *Base Current(IB) is 5mA maximum

    *Available in To-92 Package

    Konfigurasi Pin :

    *collector  Current flows in through collector
    *base   Controls the biasing of transistor
    *emitter  Current Drains out through emitter 

   - Sound sensor


Spesifikasi :
    • Sensitivitas dapat diatur (pengaturan manual pada potensiometer)
    • Condeser yang digunakan memiliki sensitivitas yang tinggi
    • Tegangan kerja antara 3.3V – 5V
    • Terdapat 2 pin keluaran yaitu tegangan analog dan Digital output
    • Sudah terdapat lubang baut untuk instalasi
    • Sudah terdapat indikator led

- Sensor Infrared


- Touch sensor (sensor sentuh)

 

Spesifikasi:

              Konfigurasi pin:


- Flame Sensor



      Spesifikasi dari Flame Sensor :

          ·         Tegangan operasi SENSOR FLEX: 0-5V

          ·         Dapat beroperasi pada tegangan RENDAH

          ·         Peringkat daya: 0,5Watt (kontinu), 1 Watt (puncak)

          ·         Hidup: 1 juta

          ·         Suhu pengoperasian: -45ºC hingga + 80ºC

          ·         Resistensi Datar: 25K Ω

          ·         Toleransi Resistansi: ± 30%

          ·         Kisaran Resistensi Tikungan: 45K hingga 125K Ohm (tergantung pada tikungan)


- Relay


                        - Spesifikasi

    * Trigger Voltage (Voltage across coil) : 5V DC

    * Trigger Current (Nominal current) : 70mA

    * Maximum AC load current: 10A @ 250/125V AC

    * Maximum DC load current: 10A @ 30/28V DC

    * Compact 5-pin configuration with plastic moulding

    * Operating time: 10msec Release time: 5msec

    * Maximum switching: 300 operating/minute (mechanically)

    - Konfigurasi Pin

    * Coil End 1 : Used to trigger(On/Off) the Relay, Normally one end is connected to 5V and the other end to ground.

    * Coil End 2 : Used to trigger(On/Off) the Relay, Normally one end is connected to 5V and the other end to ground.

    * Common (COM) : Common is connected to one End of the Load that is to be controlled.

    * Normally Close (NC) : The other end of the load is either connected to NO or NC. If connected to NC the load remains connected before trigger.

    * Normally Open (NO) : The other end of the load is either connected to NO or NC. If connected to NO the load remains disconnected before trigger.

    - LED-RED


    - Buzzer


- Decoder


konfigurasi pin:




- Encoder 74147


Spesifikasi :
Ini beroperasi pada tegangan 4,5V hingga 5,5 DC.
Ini memberikan arus keluaran dari 70µA rendah ke tinggi 8mA
Ini beroperasi pada suhu dari -55 hingga 70
Jenis kemasan Logika Kasus: DIP
Tipe Pemasangan: Melalui Lubang


 3. Dasar Teori [Kembali]

- Resistor

Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian. Fungsi resistor yang bersifat resistif merupakan salah satu komponen kategori pasif dalam elektronika. Satuan resistansi resistor disebut Ohm yang dilambangkan dengan simbol Omega (𝛀). Hukum Ohm mengatakan bahwa resistansi berbanding terbalik dengan jumlah arus yang mengalir melaluinya.

Rumus Hukum Ohm

 

Simbol Resistor

 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)

 


    -Relay

    Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch). Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Sebagai contoh, dengan Relay yang menggunakan Elektromagnet 5V dan 50 mA mampu menggerakan Armature Relay (yang berfungsi sebagai saklarnya) untuk menghantarkan listrik 220V 2A.


 Pada dasarnya, Relay terdiri dari 4 komponen dasar  yaitu :

  1. Electromagnet (Coil)
  2. Armature
  3. Switch Contact Point (Saklar)
  4. Spring

Kontak Poin (Contact Point) Relay terdiri dari 2 jenis yaitu :

  • Normally Close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi CLOSE (tertutup)
  • Normally Open (NO) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi OPEN (terbuka)
    Sebuah Besi (Iron Core) yang dililit oleh sebuah kumparan Coil yang berfungsi untuk mengendalikan Besi tersebut. Apabila Kumparan Coil diberikan arus listrik, maka akan timbul gaya Elektromagnet yang kemudian menarik Armature untuk berpindah dari Posisi sebelumnya (NC) ke posisi baru (NO) sehingga menjadi Saklar yang dapat menghantarkan arus listrik di posisi barunya (NO). Posisi dimana Armature tersebut berada sebelumnya (NC) akan menjadi OPEN atau tidak terhubung. Pada saat tidak dialiri arus listrik, Armature akan kembali lagi ke posisi Awal (NC). Coil yang digunakan oleh Relay untuk menarik Contact Poin ke Posisi Close pada umumnya hanya membutuhkan arus listrik yang relatif kecil.

 

Beberapa fungsi Relay yang telah umum diaplikasikan kedalam peralatan Elektronika diantaranya adalah :

  1. Relay digunakan untuk menjalankan Fungsi Logika (Logic Function)
  2. Relay digunakan untuk memberikan Fungsi penundaan waktu (Time Delay Function)
  3. Relay digunakan untuk mengendalikan Sirkuit Tegangan tinggi dengan bantuan dari Signal Tegangan rendah.
  4. Ada juga Relay yang berfungsi untuk melindungi Motor ataupun komponen lainnya dari kelebihan Tegangan ataupun hubung singkat (Short).

  - Transistor

    Transistor merupakan salah satu Komponen Elektronika Aktif yang paling sering digunakan dalam rangkaian Elektronika, baik rangkaian Elektronika yang paling sederhana maupun rangkaian Elektronika yang rumit dan kompleks. Transistor pada umumnya terbuat dari bahan semikonduktor seperti Germanium, Silikon, dan Gallium Arsenide. Secara umum, Transistor dapat dibagi menjadi 2 kelompok Jenis yaitu Transistor Bipolar (BJT) dan Field Effect Transistor (FET).

 


Fungsi-fungsi Transistor diantaranya adalah :
  • sebagai Penyearah,
  • sebagai Penguat tegangan dan daya,
  • sebagai Stabilisasi tegangan,
  • sebagai Mixer,
  • sebagai Osilator
  • sebagai Switch (Pemutus dan Penyambung Sirkuit)

    Transistor adalah Komponen Elektronika yang terdiri dari 3 Lapisan Semikonduktor dan memiliki 3 Terminal (kaki) yaitu Terminal Emitor yang disingkat dengan huruf “E”, Terminal Base (Basis) yang disingkat dengan huruf “B” serta Terminal Collector/Kolektor yang disingkat dengan huruf “C”. Berdasarkan strukturnya, Transistor sebenarnya merupakan gabungan dari sambungan 2 dioda. Dari gabungan tersebut , Transistor kemudian dibagi menjadi 2 tipe yaitu Transistor tipe NPN dan Transistor tipe PNP yang disebut juga dengan Transistor Bipolar. Dikatakan Bipolar karena memiliki 2 polaritas dalam membawa arus listrik.

NPN merupakan singkatan dari Negatif-Positif-Negatif sedangkan PNP adalah singkatan dari Positif-Negatif-Positif.


 - Touch sensor


Touch Sensor atau 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). Seiring dengan perkembangan teknologi, sensor sentuh ini semakin banyak digunakan dan telah menggeser peranan sakelar mekanik pada perangkat-perangkat elektronik.

Berdasarkan fungsinya, Sensor Sentuh dapat dibedakan menjadi dua jenis utama yaitu Sensor Kapasitif dan Sensor Resistif. Sensor Kapasitif atau Capacitive Sensor bekerja dengan mengukur kapasitansi sedangkan sensor Resistif bekerja dengan mengukur tekanan yang diberikan pada permukaannya.

Sensor Kapasitif

Sensor sentuh Kapasitif merupakan sensor sentuh yang sangat populer pada saat ini, hal ini dikarenakan Sensor Kapasitif lebih kuat, tahan lama dan mudah digunakan serta harga yang relatif lebih murah dari sensor resistif. Ponsel-ponsel pintar saat ini telah banyak yang menggunakan teknologi ini karena juga menghasilkan respon yang lebih akurat.

Berbeda dengan Sensor Resistif yang menggunakan tekanan tertentu untuk merasakan perubahan pada permukaan layar, Sensor Kapasitif memanfaatkan sifat konduktif alami pada tubuh manusia untuk mendeteksi perubahan layar sentuhnya. Layar sentuh sensor kapasitif ini terbuat dari bahan konduktif (biasanya Indium Tin Oxide atau disingkat dengan ITO) yang dilapisi oleh kaca tipis dan hanya bisa disentuh oleh jari manusia atau stylus khusus ataupun sarung khusus yang memiliki sifat konduktif.

Pada saat jari menyentuh layar, akan terjadi perubahaan medan listrik pada layar sentuh tersebut dan kemudian di respon oleh processor untuk membaca pergerakan jari tangan tersebut. Jadi perlu diperhatikan bahwa sentuhan kita tidak akan di respon oleh layar sensor kapasitif ini apabila kita menggunakan bahan-bahan non-konduktif sebagai perantara jari tangan dan layar sentuh tersebut.

Sensor Resistif

Tidak seperti sensor sentuh kapasitif, sensor sentuh resistif ini tidak tergantung pada sifat listrik yang terjadi pada konduktivitas pelat logam. Sensor Resistif bekerja dengan mengukur tekanan yang diberikan pada permukaannya. Karena tidak perlu mengukur perbedaan kapasitansi, sensor sentuh resistif ini dapat beroperasi pada bahan non-konduktif seperti pena, stylus atau jari di dalam sarung tangan.

Sensor sentuh resistif terdiri dari dua lapisan konduktif yang dipisahkan oleh jarak atau celah yang sangat kecil. Dua lapisan konduktif (lapisan atas dan lapisan bawah) ini pada dasarnya terbuat dari sebuah film. Film-film umumnya dilapisi oleh Indium Tin Oxide yang merupakan konduktor listrik yang baik dan juga transparan (bening).

Cara kerjanya hampir sama dengan sebuah sakelar, pada saat film lapisan atas mendapatkan tekanan tertentu baik dengan jari maupun stylus, maka film lapisan atas akan bersentuhan dengan film lapisan bawah sehingga menimbulkan aliran listrik pada titik koordinat tertentu layar tersebut dan memberikan signal ke prosesor untuk melakukan proses selanjutnya.

Gambar Grafik Sensor Sentuh

- Infrared sensor





  





Infrared (IR) detektor atau sensor infra merah adalah komponen elektronika yang dapat mengidentifikasi cahaya infra merah (infra red, IR). Sensor infra merah atau detektor infra merah saat ini ada yang dibuat khusus dalam satu modul dan dinamakan sebagai IR Detector Photomodules. IR Detector Photomodules merupakan sebuah chip detektor inframerah digital yang di dalamnya terdapat fotodiode dan penguat (amplifier).
Sensor infared terdiri dari led infrared sebagai pemancar sedangkan pada bagian penerima biasanya terdapat foto transistor, fotodioda, atau inframerah modul yang berfungsi untuk menerima sinar inframerah yang dikirimkan oleh pemancar.

Prinsip Kerja Sensor Infrared


Ketika pemancar IR memancarkan radiasi, ia mencapai objek dan beberapa radiasi memantulkan kembali ke penerima IR. Berdasarkan intensitas penerimaan oleh penerima IR, output dari sensor ditentukan.


Prinsip kerja rangkaian sensor infrared berdasarkan pada gambar 2. Adalah ketika cahaya infra merah diterima oleh fototransistor maka basis fototransistor akan mengubah energi cahaya infra merah menjadi arus listrik sehingga basis akan berubah seperti saklar (swith closed) atau fototransistor akan aktif (low) secara sesaat seperti gambar 3:



Grafik Respon Sensor Infrared



Grafik menunjukkan hubungan antara resistansi dan jarak potensial untuk sensitivitas rentang antara pemancar dan penerima inframerah. Resistor yang digunakan pada sensor mempengaruhi intensitas cahaya inframerah keluar dari pemancar. Semakin tinggi resistansi yang digunakan, semakin pendek jarak IR Receiver yang mampu mendeteksi sinar IR yang dipancarkan dari IR Transmitter karena intensitas cahaya yang lebih rendah dari IR Transmitter. Sementara semakin rendah resistansi yang digunakan, semakin jauh jarak IR Receiver mampu mendeteksi sinar IR yang dipancarkan dari IR Transmitter karena intensitas cahaya yang lebih tinggi dari IR Transmitter.

- Sound Sensor

Sensor suara adalah sebuah alat yang mampu mengubah gelombang Sinusioda suara menjadi gelombang sinus energi listrik (Alternating Sinusioda Electric Current). Sensor suara berkerja berdasarkan besar/kecilnya kekuatan gelombang suara yang mengenai membran sensor yang menyebabkan bergeraknya membran sensor yang juga terdapat sebuah kumparan kecil di balik membran tadi naik & turun. Oleh karena kumparan tersebut sebenarnya adalah ibarat sebuah pisau berlubang-lubang, maka pada saat ia bergerak naik-turun, ia juga telah membuat gelombng magnet yang mengalir melewatinya terpotong-potong. Kecepatan gerak kumparan menentukan kuat-lemahnya gelombang listrik yang dihasilkannya.
Sensor suara adalah sensor yang cara kerjanya merubah besaran suara menjadi besaran listrik, dan dipasaran sudah begitu luas penggunaannya. Komponen yang termasuk dalam Sensor suara yaitu electric condenser microphone atau mic kondenser.
Intensitas suara adalah ukuran dari "aliran energi melewati satuan luas per satuan waktu" dan unit pengukuran adalah W/m2 Probe intensitas suara mikrofon ini dirancang untuk menangkap intensitas suara bersama dengan unit arah aliran sebagai besaran vektor. Hal ini dicapai dengan menggabungkan lebih dari satu mikrofon di probe untuk mengukur aliran energi suara. mikrofon konvensional dapat mengukur tekanan suara (unit: Pa), yang mewakili intensitas bunyi di tempat tertentu (satu titik), tetapi dapat mengukur arah aliran. Mikrofon intensitas bunyi Oleh karena itu digunakan untuk sumber suara memeriksa dan untuk mengukur kekuatan suara.
Prinsip kerja : 
Sensor suara adalah sensor yang cara kerjanya yaitu merubah besaran suara menjadi besaran listrik. Sinyal yang masuk akan di olah sehingga akan menghasilkan satu kondisi yaitu kondisi 1 atau 0. Sensor suara banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari, Contoh Pengaplikasian sensor ini adalah yang bekerja pada system robot. Suara yang diterima oleh microfon akan di transfer ke pre amp mic, fungsi pre amp mic ini adalah untuk memperkuat sinyal suara yang masuk kedalam komponen.
Setelah sinyal suara diterima oleh preamp mic, kemudian di kirim lagi ke rangkaian pengkonfersi yang mana rangkaian ini berfungsi untuk merubah sinyal suara yang berbentuk sinyal digital menjadi sinya analog agar bisa dibaca oleh mikrokontroler. Jika sinyal tersebut diterima oleh mikro kontroler maka akan diolah sesuai dengan program yang dibuat, apakah robot akan berjalan atau berhenti.
Suara yang masuk direkam oleh komponen kemudian akan disimpan oleh memory. Sebagai contoh jika kita bertepuk tangan 1 kali maka akan dikenali sebagai kondisi 1 atau on sehingga robot dapat berjalan. Jika bertepuk tangan 2 kali maka robot akan mati atau mendapat sinyal kondisi 0. Penggunaan sinyal tergantung dari user bagaimana dia menggunakannya.
Kesensitifan  sensor suara dapat diatur, semakin banyak condensator yang digunakan pada pre amp maka akan semakin baik daya sensitive dari sensor suara tersebut. Begitu juga pada saat penggunaan suara harus dalam kondisi tertentu, karena jika terdapat suara lain yang masuk maka akan tidak dikenali oleh sensor, begitu pula frekuensi yang digunakan harus sesuai pada saat kita menginput suara awal dan input suara pada saat menjalankan program.
Spesifikasi :
  • Sensitivitas dapat diatur (pengaturan manual pada potensiometer)
  • Condeser yang digunakan memiliki sensitivitas yang tinggi
  • Tegangan kerja antara 3.3V – 5V
  • Terdapat 2 pin keluaran yaitu tegangan analog dan Digital output
  • Sudah terdapat lubang baut untuk instalasi
  • Sudah terdapat indikator led
Konfigurasi pin:

Grafik:


- Encoder 74147
    Diagram rangkaian internal IC 74147
    Truth table IC 74147
- Decoder 74247 


4. Percobaan [Kembali]

  • Prosedur Percobaan
    • Tambahkan alat dan bahan yang dibutuhkan pada library
    • Susun pada schematic capture
    • Hubungkan tiap-tiap komponen seperti gambar dibawah
    • Run pada proteus (arah panah menunjukkan arah arus)

  • Foto

Prinsip Kerja:

Pada aplikasi dari encoder dan decoder ini, digunakan empat sensor yaitu sensor touch, sensor flame, sensor sound, dan sensor infrared. Yang mana keempat sensor ini digunkana sebagai aplikasi dalam keamanan parkir. Touch sensor digunakan untuk mendeteksi sentuhan kartu untuk membuka portal parkir. Infrared digunakan untuk mendeteksi adanya kendaraan, flame sensor untuk mendeteksi adanya kebakaran, dan sound sensor untuk Pendeteksi adanya suara klakson mobil dikarenakan terdapat tindakan pencurian.

Saat Sensor Touch mendeteksi adanya kartu yang ditempelkan, maka akan keluar tegangan dari output seesar 5V, lalu diumpankan ke resistor 10k ohm sehingga akan memberikan tegangan pada kaki VBE seesar 0,82V dan mengaktifkan transistor. Karena transistor aktif, maka akan mengalir arus dari power supply menuju relay, ke kaki kolektor, emitor dan membuka portal. Namun, jika tidak ditempelkan lagi, maka tidak ada tegangan yang keluar dari sensor dan tidak dapat mengaktifkan transistor yang akan membuat relay berpindah, sehingga portal tertutup. Output sensor ini juga dihubungkan ke NOT yang mana akan mengubah dari logika 1 ke 0 karena input pada encoder 74147 adalah aktif low. Lalu karena yang di inputkan ke input 1, maka output pada encoder adalah 1110, karena outputnya juga aktif LOW, maka masing2 diberi gerbang NOT dan dihubungkan ke input decoder yang memiliki input aktif high. Setelahnya, input pada kaki decoder adalah 0001 dan output nya terbaca pada seven segment adalah 1 (menandakan sensor touch aktif).

Selanjutnya ada sensor Infrared yang akan medeteksi adanya kendaraan, jika mendeteksi adanya kendaraan, maka logic state akan berlogika 1 dan mengeluarkan output sebesar 5V dan diumpankan ke resistor 10k ohm sehingga tegangan pada kaki VBE menjadi 0,79V yang mana cukup untuk mengaktifkan transistor. Saat transistor aktif, maka akan mengalir arus dari power supply menuju relay, kaki kolektor dan kaki emitor dan ground. Karena ada arus yang mengalir maka relay akan berpindah ke kiri dan arus mengalir ke batrai lalu ke resistor, dan ke LED sebagai indikator bahwa adanya kendaraan yang lewat. Lalu, untuk output pada sensor ini sebelumnya di NOT kan sehingga outpuntnya 0 dan juga menjadi input 2 pada encoder. Lalu karena yang di inputkan ke input 2, maka output pada encoder adalah 1101, karena outputnya juga aktif LOW, maka masing2 diberi gerbang NOT dan dihubungkan ke input decoder yang memiliki input aktif high. Setelahnya, input pada kaki decoder adalah 0010 dan output nya terbaca pada seven segment adalah 2 (menandakan sensor infrared aktif).

Sensor sound untuk mendeteksi adanya adanya suara klakson mobil dikarenakan terdapat tindakan pencurian. Jika ada suara klakson terdeterksi maka logic state aka berlogika 1 dan output yang keluar sebesar 5V dan diumpankan ke resistor 10k ohm sehingga tegangan pada kaki VBE menjadi 0,83V yang mana cukup untuk mengaktifkan transistor. Saat transistor aktif, maka akan mengalir arus dari power supply menuju relay, kaki kolektor dan kaki emitor dan ground. Karena ada arus yang mengalir maka relay akan berpindah ke kiri dan arus mengalir ke batrai lalu ke resistor, dan ke LED sebagai indikator alarm aktif dan juga dihubungkan ke buzzer yang mana berfungsi sebagai alarm. Lalu, untuk output pada sensor ini sebelumnya di NOT kan sehingga outputnya 0 dan juga menjadi input 3 pada encoder. Lalu karena yang di inputkan ke input 2, maka output pada encoder adalah 1100, karena outputnya juga aktif LOW, maka masing2 diberi gerbang NOT dan dihubungkan ke input decoder yang memiliki input aktif high. Setelahnya, input pada kaki decoder adalah 0011 dan output nya terbaca pada seven segment adalah 3 (menandakan sensor sound aktif).

Apabila sensor flame mendeteksi adanya api maka sensor berlogika 1 dan output sensor sebesar 5 V diteruskan ke pin 4 encoder sehinnga seven segmen akan menampilkan angka 4 yang menandakan sensor flame aktif. Kemudian output sensor sebesar 5V diumpankan ke resistor 10k ohm sehingga tegangan pada kaki VBE menjadi 0,83V yang mana cukup untuk mengaktifkan transistor. Saat transistor aktif, maka akan mengalir arus dari power supply menuju relay, kaki kolektor dan kaki emitor dan ground. Karena ada arus yang mengalir maka relay akan berpindah ke kiri dan arus mengalir ke batrai lalu ke resistor, dan ke LED sebagai indikator terjadi kebakaran. Lalu, untuk output pada sensor ini sebelumnya di NOT kan sehingga outputnya 0 dan juga menjadi input 4 pada encoder. Lalu karena yang di inputkan ke input 4, maka output pada encoder adalah 1011, karena outputnya juga aktif LOW, maka masing2 diberi gerbang NOT dan dihubungkan ke input decoder yang memiliki input aktif high. Setelahnya, input pada kaki decoder adalah 0100 dan output nya terbaca pada seven segment adalah 4 (menandakan sensor flame aktif).

 5. Video [Kembali]




6. Download Link [Kembali]