BAB II LANDASAN TEORI

BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Op – Amp (Penguat Operasional) Penguat operasional (Op Amp) adalah suatu rangkaian terintegrasi yang berisi beberapa tingkat dan konfigurasi penguat diferensial yang telah dijelaskan di atas. Penguat operasional memilki dua masukan dan satu keluaran serta memiliki penguatan DC yang tinggi. Untuk dapat bekerja dengan baik, penfuat operasional memerlukan tegangan catu yang simetris yaitu tegangan yang berharga positif (+V) dan tegangan yang berharga negatif (-V) terhadap tanah (ground). Berikut ini adalah simbol dari penguat operasional:

Gambar 2.1 Op-Amp Penguat operasional banyak digunakan dalam berbagai aplikasi karena beberapa keunggulan yang dimilikinya, seperti penguatan yang tinggi, impedansi m`sukan yang tinggi, impedansi keluaran yang rendah dan lain sebagainya. Berikut ini adalah karakteristik dari Op Amp : 1. Penguatan tegangan lingkar terbuka (open-loop voltage gain) AVOL = ∞− 2. Tegangan ofset keluaran (output offset voltage) VOO = 0 3. Hambatan masukan (input resistance) RI = ∞ 4. Hambatan keluaran (output resistance) RO = 0 5. Lebar pita (band width) BW = ∞ 6. Waktu tanggapan (respon time) = 0 detik

Universitas Sumatera Utara

Kondisi ideal tersebut hanya merupakan kondisi teoritis tidak mungkin dapat dicapai dalam kondisi praktis. Tetapi para pembuat Op Amp berusaha untuk membuat Op Amp yang memiliki karakteristik mendekati kondisi-kondisi di atas. komperator adalah komponen elektronik yang berfungsi membandingkan dua nilai kemudian memberikan hasilnya, mana yang lebih besar dan mana yang lebih kecil. Komparator bisa dibuat dari konfigurasi open-loop Op Amp. Jika kedua input pada Op Amp pada kondisi open-loop, maka Op Amp akan membandingkan kedua saluran input tersebut. Hasil komparasi dua tegangan pada saluran masukan akan menghasilkan tegangan saturasi positif (+Vsat) atau saturasi negatif (-Vsat). Sebuah rangkaian komparator pada Op Amp akan membandingkan tegangan yang masuk pada satu saluran input dengan tegangan pada saluran input lain, yang disebut tegangan referensi. Tegangan output berupa tegangan high atau low sesuai dengan perbandingan Vin dan Vref. Dan berikut adalah rangkaian komparator sederhana. Vref di hubungkan ke +V supply, kemudian R1 dan R2 digunakan sebagai pembagi tegangan, sehingg nilai tegangan yang di referensikan pada masukan + op-amp adalah sebesar : V = [R1/(R1+R2) ] * Vsupply Op-amp tersebut akan membandingkan nilai tegangan pada kedua masukannya, apabila masukan (-) lebih besar dari masukan (+) maka, keluaran op-amp akan menjadi sama dengan – Vsupply, apabila tegangan masukan (-) lebih kecil dari masukan (+) maka keluaran op-amp akan menjadi sama dengan + Vsupply. Jadi dalam hal ini jika Vinput lebih besar dari V maka keluarannya akan menjadi – Vsupply, jika sebaliknya, Vinput lebih besar dari V maka keluarannya akan menjadi + Vsupply. Untuk op-amp yang sesuai untuk di pakai pada rangkaian op-amp untuk komparator biasanya menggunakan op-amp dengan tipe LM324 yang banyak di pasaran.


Secara umum prinsip kerja rangkaian komparator adalah membandingkan amplitudo dua buah sinyal, jika +Vin dan−Vin masing -masing menyatakan amplitudo sinyal input tak membalik dan input membalik, Vo dan Vsat masing-masing menyatakan tegangan output dan tegangan saturasi, maka prinsip dasar dari komparator adalah +Vin ≥ −Vin maka Vo = Vsat+ +Vin < −Vin maka Vo = Vsat− Keterangan:

+Vin = Amplitudo sinyal input tak membalik (V) −Vin = Amplitudo sinyal input membalik (V)

Vsat+ = Tegangan saturasi + (V) Vsat− = Tegangan saturasi - (V) Vo

= Tegangan output (V)

Tipe IC LM324 merupakan IC Operational Amplifier, IC ini memiliki 4 buah Op-Amp yang berfungsi sebagai comparator atau IC pembanding yang membandingkan 2 buah terminal inputan. Dan IC ini mempunyai tegangan kerja antara +5 Volt sampai +15 Volt untuk +Vcc dan -5 Volt sampai -15 Volt untuk –Vcc.

Gambar 2.3IC LM32


Keterangan: −

Pin 1, 7, 8, 14 (Output) Merupakan sinyal output.

−

Pin 2, 6, 9, 13 (Inverting Input) Semua sinyal input yang berada di pin ini akan mempunyai output yang berkebalikan dari input.

−

Pin 3, 5, 10, 12 (Non-inverting input) Semua sinyal input yang berada di pin ini akan mempunyai output yang sama dengan input (tidak berkebalikan).

−

Pin 4 (+Vcc) Pin ini dapat beroperasi pada tegangan antara +5 Volt sampai +15 Volt.

−

Pin 11 (GND) Pin ini adalah sebuah Ground. Komparator merupakan salah satu aplikasi yang memanfaatkan batas simpal terbuka (bahasa Inggris: open-loop gain) penguat operasional yang sangat besar. Ada jenis penguat operasional khusus yang memang difungsikan semata-mata untuk penggunaan ini dan agak berbeda dari penguat operasional lainnya dan umum disebut juga dengan komparator (bahasa Inggris: comparator).Komparator membandingkan dua tegangan listrik dan mengubah keluarannya untuk menunjukkan tegangan mana yang lebih tinggi dimana catu daya dan penguat operasional beroperasi di antara

dan

adalah tegangan

.

Penguat pembalik.Sebuah penguat pembalik menggunakan umpan balik negatif untuk membalik dan menguatkan sebuah tegangan. Resistor Rf melewatkan sebagian sinyal keluaran kembali ke masukan. Karena keluaran taksefase sebesar 180°, maka nilai keluaran


tersebut secara efektif mengurangi besar masukan. Ini mengurangi bati keseluruhan dari

penguat dan disebut dengan umpan balik negatif. Di mana,

• •

(karena

adalah bumi maya (bahasa Inggris: virtual ground)

Sebuah resistor dengan nilai

, ditempatkan di

antara masukan non-pembalik dan bumi. Walaupun tidak dibutuhkan, hal ini mengurangi galat karena arus bias masukan.

Bati dari penguat ditentukan dari rasio antara Rf dan Rin, yaitu:

Tanda negatif menunjukkan bahwa keluaran adalah pembalikan dari masukan. Contohnya jika Rf adalah 10.000 Ω dan Radalah 1.000 Ω, maka nilai bati adalah -10.000Ω / 1.000Ω, yaitu -10.

2.2Terimpot (Potensiometer) Resistor tidak tetap adalah resistor yang nilai hambatannya dapat diubah-ubah. Jenisnya yang digunakan: Trimpot. Trimpot adalah resistor yang nilai resistansinya dapat diubah-ubah dengan cara memutar porosnya dengan menggunakan obeng.

Gambar 2.4


2.3 Regulator Regulator tegangan adalah bagian power supply yang berfungsi untuk memberikan stabilitas output pada suatu power supply. Output tegangan DC dari penyearah tanpa regulator mempunyai kecenderungan berubah harganya saat dioperasikan. Adanya perubahan pada masukan AC dan variasi beban merupakan penyebab utama terjadinya ketidakstabilan pada power supply. Pada sebagian peralatan elektronika, terjadinya perubahan catu daya akan berakibat cukup serius. Untuk mendapatkan pencatu daya yang stabil diperlukan regulator tegangan. Regulator tegangan untuk suatu power supply paling sederhana adalah menggunakan dioda zener.

Gambar 2.5 Regulator 7805 IC regulator yang digunakan pada rangkaian ini adalah 7805 yang akan mengatur tegangan output, adapun kuat arus maksimum yang dapat dialirkannya adalah 1A dengan jangkau tegangan input 6 – 25 V.Regulator Tegangan Pada Power Supply regulator tegangan,regulator tegangan zener,regulator zener,teori regulator,fungsi regulator,rangkaian regulator,skema

regulator,regulator

power

supply,membuat

regulator,dasar

regulator,rangkaian regulator zener,teori regulator tegangan,contoh regulator tegangan Rangkaian pencatu daya (power supply) dengan regulator diode zener pada gambar rangkaian diatas, merupakan contoh sederhana cara pemasangan regulator tegangan dengan dioda zener. Diode zener dipasang paralel atau shunt dengan L dan R . Regulator ini hanya memerlukan sebuah diode zener terhubung seri dengan resistor RS . Perhatikan bahwa diode zener dipasang dalam posisi reverse bias. Dengan cara


pemasangan ini, diode zener hanya akan berkonduksi saat tegangan reverse bias mencapai tegangan breakdown dioda zener. Penyearah berupa rangkaian diode tipe jembatan (bridge) dengan proses penyaringan atau filter berupa filter-RC. Resistor seri pada rangkaian ini berfungsi ganda. Pertama, resistor ini menghubungkan C1 dan C2 sebagai rangkaian filter. Kedua, resistor ini berfungsi sebagai resistor seri untuk regulator tegangan (dioda zener). Diode zener yang dipasang dapat dengan sembarang dioda zener dengan tegangan breakdown misal dioda zener 9 volt. Tegangan output transformer harus lebih tinggi dari tegangan breakdown dioda zener, misalnya untuk penggunaan dioda zener 9 volt maka

2.4Schmit Trigger Schmitt trigger merupakan suatu rangkaian yang dapat mendeteksi tegangan input yang melintasi suatu peringkat tertentu. Selain itu schmitt trigger sangat berguna untuk pengkondisi sinyal segitiga ataupun bentuk gelombang lainnya, maka output schmitt trigger akan menghasilkan suatu keluaran gelombang segi empat dengan pinggiran naik dan pinggiran turun yang tajam.

IC74LS14 merupakan salah satu jenis IC yang telah terpaket yang terdiri dari 6 buah inverter dengan schmitt trigger. Fungsi dari IC ini adalah sebagai pembalik dan pemantap atau untuk mendeteksi taraf dan membentuk kembali pulsa-pulsa yang buruk pada bagian tepinya (membentuk sinyal kotak). regeneratif yang berfungsi sebagai pembanding dengan umpan balik positif. Untuk mengubah tegangan masuk yang perubahannya sangat lambat kedalam keluaran yang berubah tajam bentuk gelombangnya (hampir tiodak kontinu) dan timbul tepat pada harga tertentu dari tegangan masuk diperlukan rangkaian pemicu schmit dimana sinyal masuk dapat diambil sembarang selama bentuk gelombangnya periodik dengan amplitudo cukup besar untuk melewati titik perpindahan atau batas jangkauan histerissis (VH) sehingga menhasilkan keluaran gelombang persegi. Schimitt triger pada dasarnya


adalah komparator dengan 2 nilai pembanding (upper trip point/UTP dan lower trip point/LTP). Bekerjanya sebagai berikut. Misalkan sinyal digital dimasukan ke schmitt triger. Pada saat sinyal berada di logika 1, maka output schmitt trigger harus 1 juga (tergantung jenis, apabila digital buffer input dan output sama, tapi untuk inverter, outputnya kebalikan input). Apabila sinyal tersebut mendapat gangguan noise sehingga level menjadi turun, maka selama levelnya masih diatas LTP, output akan tetap. Kebalikannya jika sinyal berada di logika rendah, pada saat sinyal mendapat noise dan level jadi naik, maka selama level tidak melebihi UTP, output akan tetap. Jadi schmitt triger akan menghilangkan pengaruh noise tersebut

Pada dasarnya rangkaian pemicu schmit op-amp seperti terlihat pada gambar dibawah, dimana adanya pembagian tegangan seghingga diperoleh umpan balik positif. Bila tegangan keluaran mengalami kejenuhan positif, maka tehamgam positif diumpamakan kembali ke masukan tak membalik, masukan positif ini menjaga keluaran pada keadaan tinggi. Sebaliknya, bila tegangan masuk mengalami kejenuhan negatif diumpamakan kembali kemasukan tak membalik dan keluaran pada keadaan rendah. Dalam hal ini umpan balik positif memperkuat keadaan keluaran yang ada, jadi faktor umpan balik adalah : B=\frac{R_{2}}{R_{1}-R_{2}}Bila keluaran mengalami kejenuhan positif, tegangan referensi yang diterapkan pada masukan tak membalik adalah : V_{ref}=+B\cdot V_{jen}Bila keluarannya mengalami kejenuhan negatif, tegangan referensi adalah : V_{ref}=-B\cdot V_{jen} Seperti yang ditunjukkan diatas, tegangan-tegangan referensi ini sama dengan titik perpindahan atas (Uper Trip Point, UTP) atau +B.vjen dan titik perpindahan bawah (Lower Trip Point, LTP) atau +B.vjen. Hal ini dapat dilihat pada gambar berikut sebagai rangkaian dasar pemicu schmit.


Output akan tetap pada keadaan yang diberikan sampai masuknya melebihi tegangan referensi, misalnya bila keluarannya mengalami kejenuhan positif, maka tegangan referensinya adalah +B.vjen tegangan masukan B.vjen harus dinaikkan lebih sedikit dari +B.vjen dengan demikian tegangan kesalahannya berbalik polaritas dengan tegangan keluarannya beralih kekeadaan rendah pada. B.vjen. Sebaliknya, bila keluarannya ada pada keadaan negatif, maka akan tetap negatif sampai tegangan masuknya menjadi lebih negatif dari pada B.vjen. Pada saat itu keluarannya beralih dari negatif ke positif. Umpan balik positif mengakibatkan efek yang tidak wajar pada rangkaian, dimana ia menguatkan tegangan referensi. Agar mempunyai polaritas yang sama dengan tegangan keluaran. Tegangan referensi menjadi positif bila keluaran tinggi dan negatif bila keluaran rendah 2.5Decoder Decoder BCD ke 7 segment jenis TTL adalah rangkaian yang berfungsi untuk mengubah kode bilangan biner BCD (Binary Coded Decimal) menjadi data tampilan untuk penampil/display 7 segment yang bekerja pada tegangan TTL (+5 volt DC). Dalam artikel ini dekoder BCD ke 7 segmen yang digunakan adalah jenis TTL. Decoder BCD ke 7 segmen jenis TTL ada beberapa macam diantaranya keluarga IC TTL 7414 dan keluarga IC TTL 7414. Kedua IC TTL: tersebut memiliki fungsi yang sama namun peruntukannya berbeda IC 7447 digunakan untuk driver 7 segment common anoda sedangkan IC 7448 digunakan untuk driver dispaly 7 segment common cathode. IC dekoder BCD ke 7 segment sering juga dikenal sebagai driver display 7 segment karena selalu digunakan untuk memberikan driver sumber tegangan ke penampil 7 segment. Konfigurasi Pin IC Dekoder BCD Ke 7 Segmen 7414 Dan 7448 Jalur input data BCD, pin input ini terdiri dari 4 line input yang mewakili 4 bit data BCD dengan sebutan jalur input A, B, C dan D. Jalur ouput 7 segmen, pin output ini berfungsi untuk mendistribusikan data pengkodean ke penampil 7 segmen. Pin output dekoder BCD ke 7 segmen ini ada 7 pin yang masing-masing diberi nama a, b, c, d, e, f dan


g. Jalur LT (Lamp Test) yang berfunsi untuk menyalakan semua led pada penampil 7 segmen, jalur LT akan aktif pad saat diberikan logika LOW pad jalut LT tersebut. Jalur RBI (Riple Blanking Input) yang berfungsi untuk menahan sinyal input (disable input), jalur RBI akan aktif bila diberikan logika LOW. Jalur RBO (Riple blanking Output) yang berfungsi untuk menahan data output ke penampil 7 segmen (disable output), jalur RBO ini akan aktif pada sat diberikan logika LOW. Dalam aplikasi decoder, ketiga jalur kontorl (LT, RBI dan RBO) harus diberikan logika HIGH dengan tujuan data input BCD dapat masuk dan penampil 7 segmen dapat menerima data tampilan sesuai data BCD yang diberikan pada jalur input. Rangkaian Aplikasi Dekoder BCD Ke 7 Segmen Common Anoda (IC 7414) TTL BCD to 7 Segment Decoder CA,decoder BCD ke 7 segmen,aplikasi dekoder bcd ke 7 segmen,driver penampil 7 segmen,konfigurasi penampil 7 segmen,IC 7447,rangkaian IC7447,konfigurasi IC 7414,fungsi dekoder BCD ke 7 segment,skema IC7447,skema driver 7 segmen comon anoda,rangkaian driver 7 segmen common anoda,driver display common anoda,fungsi pin 7414,fungsi kaki ic 7414 Rangkaian Aplikasi Dekoder BCD Ke 7 Segmen Common Anoda (IC 7414).

Gambar 2.6 Aplikasi decoder ke seven segment


Decorder jenis ini seringkali didesain sedemikian rupa sehingga jika ada kode kode yang tidak di aplikasikan ke masukkan maka tidak satupun saluran keluaran akan diaktifkan .Decorder ini dapat disebut dengan juga decorder 3 ke 8 saluran , karena decorder ini memiliki 3 saluran masukkan dan 8 saluraan keluran .Decorder ini dapat disebut juga decorder biner ke oktal , atau konverter , karena decorder ini mengabil 3-bit biner dari kode masukkan dan mengaktivkan 1 dan 8(oktal) keluaran bersesuaian kepada kode tersebut.Decorder ini juga menunjukkan sebuah decorder 1 ke 8 , karena hanya 1 dan 8 keluaran yang aktif pada sutu saat. Demultipelixer dapat digunakkan sebagai digital decorder . Suatu digital decorder mempunyai keluaran 2𝑛𝑛 dan masukkan n . hanya keluaran yang mempunyai hubungan

dengan bilangan biner pada bagian masukkan yang akan diaktifkan demultipixer digunakan

sebagai 4 line to 16 line decorder dengan cara menghubungkan kedua masukkan G menjadi LOW .Kemudian keluaran yang berhubungan dengan masukkan SELECT adalah LOW , Dan semua keluaran Suatu decorder 3 line to 8 line dapat dibuat dari 74155. prosessor mengirim sinyal pengendali yang menunjukkan bahwa siklus sekarang ini hanya untuk mengakses alatalat I/O. masukan keluaran yang dipetakan dalam memori memungkinkan prosessor menggunakan intruksi yang sama untuk alih memori seperti yang digunakan untuk alih masukan keluaran.Ada tiga metode pengendalian masukan keluaran yang akan dibahas dalam bagian Teknik pemilihan saluran memiliki dua keterbatasan yaitu pemborosan waktu prosessor waktu dan lambat. Diperlukan suatu cara agar alat yang membutuhkan pelayanan dapat segera dilayani tanpa menunggu gilirannya tiba. Prosedur ini dinamakan interrupt Teknik interupsi menjamin tanggapan paling cepat yang mungkin terhadap alat masukan – keluaran. Akan tetapi pelayanan ini masih melibatkan perangkat lunak. Hal inidirasa masih kurang


cepat bagi pengolahan yang membutuhkan transfer data langsung dari memori seperti Disk drive dan CRT.Biner adalah sistem nomor yang digunakkan oleh perangkat digital seprti komputer , pemutar cd ,dll biner berbasis 2 , tidak seperti menhitung sistem desimal yang basiBinary Digit, dan 10 (desimal) Dengan kata lain hanya memiliki 2 angka yang berbeda (0 dan 1) untuk menunjukkan nilai, tidak seperti Desimal yang memiliki 10 angka(o,1,2,3,4,5,6,7,8 dan 9).contoh dari bilangan biner:10011100 seperti yang dilihat hanya Dengan kata lain jika tegangan rendah maka akan mewakili 0 (off), dan jika tegangan yang tinggi akan mewakili 1 (On).Konversi biner ke desimal Untuk mengkonversi biner ke desimal adalah sangat sederhana dan dapat dilakukan seperti yang ditunjukkan di bawah ini:Misalkan kita ingin mengkonversi nilai 8 bit 10011101 menjadi nilai desimal, kita dapat menggunakan rumus seperti di bawah ini bahwa: 128 64 32 16 8 4 2 1 1

0 0 1 1 1 0 1

Dengan numeri terbalik. Untuk mengkonversi, Anda hanya mengambil nilai dari baris atas di mana

ada

angka

1

di

bawah,

dan

kemudian

menambahkan

nilai-nilai

.

IC LM324 merupakan komponen elektronik yang berfungsi sebagai penguat tegangan atau penguat signal atau sebagai amplifier. IC LM324 umumnya dikenal dengan Op Amp (Operational Amplifier). Bentuk fisik dan simbol IC LM324 dapat dilihat pada gambar dibawah ini

2.6 Fotodioda Fotodioda adalah suatu jenis dioda yang resistansinya berubah-ubah kalau cahaya yang jatuh pada dioda berubahubah intensitasnya. Dalam gelap nilai tahanannya sangat besar hingga praktis tidak ada arus yang mengalir.Semakin kuat cahaya yang jatuh pada dioda maka makin kecil nilai tahanannya, sehingga arus yang mengalir semakin besar. Jika


Fotodioda persambungan p-n bertegangan balik disinari, maka arus akan berubah secara linier dengan kenaikan fluks cahaya yang dikenakan pada persambungan tersebut. Fotodioda terbuat dari bahan semikonduktor. Biasanya yang dipakai adalah silicon (Si) atau gallium arsenide (GaAs), dan lain-lain termasuk indium antimonide (InSb), indium arsenide (InAs), lead selenide (PbSe), dan timah sulfide (PBS). Bahan-bahan ini menyerap cahaya melalui karakteristik jangkauan panjang gelombang, misalnya: 250 nm ke 1100 untuk nm silicon, dan 800 nm ke 2,0 μm untuk GaAs. Dioda foto adalah jenis dioda yang berfungsi mendeteksi cahaya. Berbeda dengan diode biasa, komponen elektronika ini akan mengubah cahaya menjadi arus listrik. Cahaya yang dapat dideteksi oleh diode foto ini mulai dari cahaya infra merah, cahaya tampak, ultra ungu sampai dengan sinar-X. Aplikasi diode foto mulai dari penghitung kendaraan di jalan umum secara otomatis, pengukur cahaya pada kamera serta beberapa peralatan di bidang medis. Alat yang mirip dengan Dioda foto adalah Transistor foto (Phototransistor). Transistor foto ini pada dasarnya adalah jenis transistor bipolar yang menggunakan kontak (junction) base-collector untuk menerima cahaya. Komponen ini mempunyai sensitivitas yang lebih baik jika dibandingkan dengan Dioda Foto. Hal ini disebabkan karena elektron yang ditimbulkan oleh foton cahaya pada junction ini diinjeksikan di bagian Base dan diperkuat di bagian Kolektornya. Namun demikian, waktu respons dari Transistor-foto secara umum akan lebih lambat dari pada Dioda-Foto. Photo dioda digunakan sebagai komponen pendeteksi ada tidaknya cahaya maupun dapat digunakan untuk membentuk sebuah alat ukur akurat yang dapat mendeteksi intensitas cahaya dibawah 1pW/cm2 sampai intensitas diatas 10mW/cm2. Photo dioda mempunyai resistansi yang rendah pada kondisi forward bias, kita dapat memanfaatkan photo dioda ini


pada kondisi reverse bias dimana resistansi dari photo dioda akan turun seiring dengan intensitas cahaya yang masuk. Komponen ini mempunyai sensitivitas yang lebih baik jika dibandingkan dengan diodapeka cahaya. Hal ini disebabkan karena electron yang ditimbulkan oleh foton cahaya pada junction ini diinjeksikan di bagian Base dan diperkuat di bagian kolektornya. Namun demikian,waktu respons dari transistor foto secara umum akan lebih lambat dari pada dioda peka cahaya. Jika photo dioda tidak terkena cahaya, maka tidak ada arus yang mengalir ke rangkaian pembanding, jika photo dioda terkena cahaya maka photodiode akan bersifat sebagai tegangan, sehingga Vcc dan photo dioda tersusun seri, akibatnya terdapat arus yang mengalir ke rangkaian pembanding.Fotodioda terbuat dari bahan semikonduktor yaitu silicon (Si), atau Galium Arsenida, dan yang lain adalah Insb, InAs, PbSe. Material-material ini meyerap cahaya dengan karakteristik panjang gelombang mencangkup: 2500 Å – 11000 Å untuk silicon, 8000 Å – 20,000 Å untuk GaAs. Ketika sebuah photon (satu satuan energi dalam cahaya) dari sumber cahaya diserap, hal tersebut membangkitkan suatu elektron dan menghasilkan sepasang pembawa muatan tunggal, sebuah elektron dan sebuah hole, di mana suatu hole adalah bagian dari kisi-kisi semikonduktor yang kehilangan elektron. Arah Arus yang melalui sebuah semikonduktor adalah kebalikan dengan gerak muatan pembawa.cara tersebut didalam sebuah photodiode digunakan untuk mengumpulkan photon – menyebabkan pembawa muatan (seperti arus atau tegangan) mengalir/terbentuk di bagian-bagian elektroda. Prinsip kerja photodioda : 1. Cahaya yang diserap oleh photodiode 2. Terjadinya pergeseran foton 3. Menghasilkan pasangan electron-hole dikedua sisi


4. Electron menuju [+] sumber & hole menuju [-] sumber 5. Sehingga arus akan mengalir di dalam rangkaian Saat photodiode terkena cahaya, maka akan bersifat sebagai sumber tegangan dan nilai resistansinya akan menjadi kecil. Saat fotodiode tidak terkena cahaya, maka nilai resistansinya akan besar atau dapat diasumsikan tak hingga. Setiap warna bisa disusun dari warna dasar.Untuk cahaya, warna dasar penyusunnya adalah warna Merah, Hijau dan Biru, atau lebih dikenal dengan istilah RGB (Red-GreenBlue). Perancangan dan Pembuatan Sensor Sistim sensor yang digunakan adalah sensor warna. Rangkaian sensor terdiri dari 2 bagian, yaitu bagian pemancar cahaya dan penerima cahaya. Rangkaian pemancar terdiri dari resistor sebagai pembatas arus serta LED sebagai piranti yang memancarkan cahaya. Sedangkan rangkaian penerima terdiri dari resistor sebagai pull-up tegangan dan photodioda sebagai piranti yang akan menerima pantulan cahaya LED obyek. Rangkaian komparator akan membandingkan tegangan input dari sensor dengan tegangan referensi untuk menghasilkan logika ’0 ′ dan ’1′ untuk memb edakan warna merah dan warna hijau. LED akan memancarkan cahaya ke obyek dan photodioda akan menerima cahaya yang dipantulkan oleh obyek tersebut. Intensitas cahaya yang diterima oleh photodioda akan mempengaruhi nilai reistasinya. Obyek berupa Warna merah dan Warna biru akan memantulkan cahaya dengan intensitas yang berbeda. Warna merah akan memantulkan cahaya dengan intensitas yang lebih tinggi daripada Warna hijau, sehingga nilai resistansinya akan berbeda. Semakin besar intensitas cahaya yang diterima oleh photodioda, maka nilai 15 resistansinya akan semakin kecil dan nilai tegangan outputnya akan Semakin kecil pula. Perbedaan nilai tegangan output dari photodioda saat menerima cahaya pantulan dari Warna


merah atau Warna hijau akan dideteksi oleh rangkaian komparator. Tegangan referensi dapat diatur dengan memutar variabel resistor.untuk dapat membedakan Warna merah atau Warna hijau, nilai tegangan referensi diatur sehingga memiliki nilai diantara nilai tegangan output dari photodioda saat menerima pantulan cahaya dari obyek. Untuk mendeteksi warna merah maka digunakan sensor photodioda yang disinari dengan LED superbright warna merah. Pada saat photodioda menerima pantulan cahaya dari Warna merah, nilai tegangan output pada photodioda akan lebih kecil dari tegangan referensi, sehingga output dari komparator akan bernilai “0”. Sedangkan saat photodioda menerima pantulan cahaya dari Warna hijau, nilai tegangan outputnya akan lebih besar dari tegangan referensi, sehingga output dari komparator bernilai “1”. Sebaliknya, Untuk mendeteksi warna hijau maka digunakan sensor photodioda yang disinari dengan LED superbright warna hijau. Pada saat photodioda menerima pantulan cahaya dari Warna hijau, nilai tegangan output pada photodioda akan lebih kecil dari tegangan referensi, sehingga output dari komparator akan bernilai “0”. Sedangkan saat photodioda menerima pantulan cahaya dari Warna merah, nilai tegangan outputnya akan lebih besar dari tegangan referensi, sehingga output dari komparator bernilai “1”. Fotodioda berbeda dengan dioda biasa. Jika fotodioda persambungan p-n bertegangan balik disinari, maka arus akan berubah secara linier dengan kenaikan fluks cahaya yang dikenakan pada persambungan tersebut. Berdasarkan hal tersebut dapat dibuat alat untuk mendeteksi intensitas cahaya dengan memanfaatkan karakteristik fotodioda sebagai salah satu alternatif pendeteksi intensitas cahaya. Dalam penelitian ini diperoleh hasil bahwa fotodioda dapat berfungsi sebagai sensor untuk mengukur intensitas cahaya, dimana semakin besar intensitas cahaya (ditunjukkan kenaikan daya lampu) yang mengenainya maka arus yang dihasilkan fotodioda juga akan semakin besar. Disamping itu hasil penelitian ini menunjukkan bahwa hubungan antara arus


yang dihasilkan fotodioda berubah berbanding terbalik dengan kuadrat jarak dari sumber cahaya dengan arus lampu tetap. Karakteristik photo dioda 1. Photodioda mempunyai respon 100 kali lebih cepat daripada phototransistor 2. Dikemas dengan plastik transparan yang juga berfungsi sebagai lensa. Lensa tsb lebih dikenal sebagai ‘lensa fresnel’ dan ‘optical filter’ 3. Penerima infra merah juga dipengaruhi oleh ‘active area’ dan ‘respond time’. 2.7Counter Counter merupakan rangkaian logika pengurut, karena counter membutuhkan karakteristik memori, dan pewaktu memegang peranan yang penting. Counter digital mempunyai karakteristik penting yaitu sebagai berikut : 1. Jumlah hitungan maksimum (modulus N-counter) 2. Menghitung ke-atas atau ke-bawah (up atau down - counter) 3. Operasi asinkron atau sinkron 4. Bergerak bebas atau berhenti sendiri Sebagaimana dengan rangkaian sekuensial yang lain, untuk menyusun counter digunakan flip-flop. Counter dapat digunakan untuk menghitung banyaknya clock-pulsa dalam waktu yang tersedia (pengukuran frekuensi), Counter dapat juga digunakan untuk membagi frekuensi dan menyimpan data. Up down merupakan pengembangan dari synchronous counter yang menggabungkan fungsi up counter dan down counter dalam satu rangkaian dengan suatu kontrol untuk menentukan proses counting yang dilakukan. Dengan rangkaian up/down conter ini proses counting dalam suatu perjalanan counting dapat diubah secara langsung dari posisi data output terakhir akan dilakukan proses count up atau count down. Untuk membangun suatu Up/Down Counter diperlukan synchronous counter dan ditambah rangkaian kontrol Up atau


Down proses yang akan dilakukan. Contoh rangkaian up/down counter yang disusun dari synchronous counter 4 bit dapat dilihat pada gambar rangkaian berikut.

Gambar 2.7Rangkaian up down Rangkaian up/down counter diatas merupakan counter synchronous 4 bit yang disusun dengan JK-FF. Proses hitung naik (count up) akan terjadi apabila jalur input Up/Down diberikan logika HIGH dan akan melakukan hitung mundur (count down) apabila jalur input up/down tersebut diberikan input LOW.

Bagian up counter dari rangkaian up/down counter diatas nampak jelas terpisahsetelah jalur input up/down diberikan logika input HIGH. Sehingga terlihat jelas susunan synchronous up counter 4 bit pada rangkaian up/down counter diatas. Kemudian bagian down counter juga terlihat jelas terpisah setelah input up/down diberikan input logika LOW. Sebuah Counter disebut sebagai Up Counter jika dapat menghitung secara berurutan mulai dari bilangan terkecil sampai bilangan terbesar.


Contoh : 0-1-2-3-4-5-6-7-0-1-2-…. Sedangkan Down Counter adalah Counter yang dapat menghitung secara berurutan dari bilangan terbesar ke bilangan terkecil. 2.6.2 Contoh Up Down counter 3 bit. Tabel PS/NS untuk Up dan Down Counter 3 bit seperti ditunjukan pada Tabel :

Gambar 2.8 Rangkaian Up/Down Counter merupakan gabungan dari Up Counter dan Down Counter. Rangkaian ini dapat menghitung bergantian antara Up dan Down karena adanya input eksternal sebagai control yang menentukan saat menghitung Up atau Down. Pada gambar ditunjukkan rangkaian Up/Down Counter Sinkron 3 bit. Jika input CNTRL bernilai ‘1’ maka Counter akan menghitung naik (UP), sedangkan jika input CNTRL bernilai ‘0’, Counter akan menghitung turun (DOWN).Untuk membuat sebuah rangkaian Up Counter, lakukan langkah-langkahsintesa rangkaian yang telah dijelaskan sebelumnya. Dari hasil persamaan logikaberdasarkan Tabel PS/NS di atas didapatkan rangkaian seperti di bawah ini

Gambar 2.9 Counter up


Berdasarkan

Tabel,

dapat

dilihat

bahwa

Down

Counting

merupakan

kebalikan

dari Up Counting, sehingga rangkaiannya masih tetap menggunakan rangkaian Up Counter, hanya outputnya diambilkan dari

Q

masing-masing Flip-flop. Bentuk

rangkaian Down Counter adalah seperti gambar di bawah ini :

Gambar 3.0 Counter down

IC 74LS192 dilengkapi juga dengan pin keluaran CO (Carry Out) dan BO (Borrow Out) yang masing-masing adalah normally high dan bekerja secara terpisah. Transisi keluaran desimal dari 9 ke 0 (counting up) men-trigger pin CO mengeluarkan pulsa 0 ke 1 (Low to High). Sebaliknya transisi desimal dari 0 ke 9 (counting down), men-trigger pin BO mengeluarkan pulsa 0 ke 1. Dengan demikian kedua keluaran ini dapat dipakai sebagai trigger clock untuk tingkat

Komponen utama IC 74LS192 adalah sebuah up/down decade counter, yaitu sebuah komponen yang dapat melakukan pencacahan sampai 10 (0 sampai 9) naik dan turun. Komponen 16 pin ini cukup banyak dapat dijumpai di toko komponen elektronika. 74LS192 dibangun dengan beberapa flip-flop JK dan gerbang-gerbang logik. Transisi logik dari 0 ke 1 (Low to High) pada pin UP (pin 5), menyebabkan keluaran BCD (binary code decimal) QA,QB,QC dan QD menaik 1 digit. Demikian juga jika ada transisi logik 0 ke 1 pada pin DN (pin 4), menyebabkan keluaran BCD turun 1 digit. Ada baiknya jika dijelaskan sedikit tentang aturan dari BCD seperti yang ada pada tabel disebelah ini. Pada tabel ini ditunjukkan


kode biner 4 bit QD .. QA me-representasikan kode desimal dari 0 hingga 9. pencacahan berikutnya. Seperti contoh pada rangkaian-1 di bawah ini, 2 buah IC 74LS192 di-cascade untuk membuat pencacah nilai satuan dan puluhan. Pembaca dengan mudah tentu dapat melanjutkannya jika perlu membuat pencacah tingkat berikutnya untuk nilai ratusan, ribuan dan seterusnya.

Komponen utama IC 74LS192 adalah sebuah up/down decade counter, yaitu sebuah komponen yang dapat melakukan pencacahan sampai 10 (0 sampai 9) naik dan turun. Komponen 16 pin ini cukup banyak dapat dijumpai di toko komponen elektronika. 74LS192 dibangun dengan beberapa flip-flop JK dan gerbang-gerbang logik. Transisi logik dari 0 ke 1 (Low to High) pada pin UP (pin 5), menyebabkan keluaran BCD (binary code decimal) QA,QB,QC dan QD menaik 1 digit. Demikian juga jika ada transisi logik 0 ke 1 pada pin DN (pin 4), menyebabkan keluaran BCD turun 1 digit. Ada baiknya jika dijelaskan sedikit tentang aturan dari BCD seperti yang ada pada tabel disebelah ini. Pada tabel ini ditunjukkan kode biner 4 bit QD .. QA me-representasikan kode desimal dari 0 hingga 9.

2.8 Seven Segment

Penampil 7 segmen

adalah

komponen

elektronika

yang berfungsi untuk

memdekodekan data dari bahasa mesin ke dalam bentuk tampilan data desimal. Penampil 7 segmen pada dasarnya adalah konfigarasi LED yang disusun sedemikian rupa sehingga nyala dari LED tersebut dapat membentuk karakter angka desimal. Struktur tampilan dari peraga/penampil tujuh segmen tersebut dilabelkan dari a sampai g yang dapat menampilkan 10 karakter bilangan desimal pertama dari 0 sampai 9.


Gambar 3.1 Karakter Angka Pada Display 7 Segment

Penampil tujuh segmen merupakan susunan dari beberapa LED yang disusun sedemikian rupa sehingga menghasilkan konstruksi seperti diatas. LED-LED penyusun penampil tujuh segmen memiliki batas maksimal mengalirkan arus dari katoda ke anoda pada umumnya, sehingga pada penerapannya penempil tujuh segmen diberi pembatas arus berupa resistor yang dipasang seri padanya. Display 7 segment merupakan komponen yang berfungsi sebagai penampil karakter angka dan karakter huruf. Display 7 segment sering juga disebut sebgai penampil 7 ruas. Pada display 7 segment juga dilengkapi karakter titik (dot) yang sering dibutuhkan untuk karakter koma atau titik pada saat menampilkan suatu bilangan. Display 7 segment terdiri dari 7 penampil karakter yang disusun dalam sebuah kemasan sehingga dapat menampilkan karakter angka dan karakter huruf. Terdapat 7 buah penampil dasar dari LED (Light Emiting Diode) yang dinamakan karakter A-F dan karakter dot. Bentuk susunan karakter penampil karakter A-F pada display 7 segmen dapat dilihat pada gambar berikut. a f

b g

e

c d

Gambar 3.2Bentuk Susunan Karakter Display 7 Segment

Terdapat 2 (dua) jenis rangkaian dasar dari display 7 segment yang dikenal sebagai display 7 segment common anoda (CA) dan common cathoda (CC). Pada display common


anoda untuk mengaktifkan karakter display 7 segment diperlukan logika low (0) pada jalur A-F dan DP dan sebaliknya untuk display 7 segment common cathoda (CA). Penampil tujuh segmen jenis anoda bersama dan jenis katoda bersama yang konstruksi internalnya ditunjukan dalam gambar berikut.

Gambar 3.3 Rangkaian Internal Display 7 Segment Common Cathoda

Untuk menggunakan peraga/penampil 7 segmen katoda bersama (common cathoda) maka pin A – G penampil 7 segment harus diberikan input berupa tegangan DC positif kemudian terminal common pada penampil 7 segmen dihubungkan ke ground. Kemudian untuk mengoperasikan penampil 7 segmen anoda bersama (common anoda) maka terminal input A – G pada penampil 7 segmen harus dihubungkan ke ground kemudian terminal common dihubungkan ke sumber tegangan DC positif.

Gambar 3.4Rangkaian Internal Display 7 Segment Common Anoda Decoder BCD ke 7 segment jenis TTL adalah rangkaian yang berfungsi untuk mengubah kode bilangan biner BCD (Binary Coded Decimal) menjadi data tampilan untuk penampil/display 7 segment yang bekerja pada tegangan TTL (+5 volt DC). Dalam artikel ini dekoder BCD ke 7 segmen yang digunakan adalah jenis TTL. Decoder BCD ke 7 segmen


jenis TTL ada beberapa macam diantaranya keluarga IC TTL 7414 dan keluarga IC TTL 7414. Kedua IC TTL: tersebut memiliki fungsi yang sama namun peruntukannya berbeda IC 7447 digunakan untuk driver 7 segment common anoda sedangkan IC 7448 digunakan untuk driver dispaly 7 segment common cathode. IC dekoder BCD ke 7 segment sering juga dikenal sebagai driver display 7 segment karena selalu digunakan untuk memberikan driver sumber tegangan ke penampil 7 segment. Konfigurasi Pin IC Dekoder BCD Ke 7 Segmen 7414 Dan 7448 Jalur input data BCD, pin input ini terdiri dari 4 line input yang mewakili 4 bit data BCD dengan sebutan jalur input A, B, C dan D. Jalur ouput 7 segmen, pin output ini berfungsi untuk mendistribusikan data pengkodean ke penampil 7 segmen. Pin output dekoder BCD ke 7 segmen ini ada 7 pin yang masing-masing diberi nama a, b, c, d, e, f dan g. Jalur LT (Lamp Test) yang berfunsi untuk menyalakan semua led pada penampil 7 segmen, jalur LT akan aktif pad saat diberikan logika LOW pad jalut LT tersebut. Jalur RBI (Riple Blanking Input) yang berfungsi untuk menahan sinyal input (disable input), jalur RBI akan aktif bila diberikan logika LOW. Jalur RBO (Riple blanking Output) yang berfungsi untuk menahan data output ke penampil 7 segmen (disable output), jalur RBO ini akan aktif pada sat diberikan logika LOW. Dalam aplikasi decoder, ketiga jalur kontorl (LT, RBI dan RBO) harus diberikan logika HIGH dengan tujuan data input BCD dapat masuk dan penampil 7 segmen dapat menerima data tampilan sesuai data BCD yang diberikan pada jalur input. Rangkaian Aplikasi Dekoder BCD Ke 7 Segmen Common Anoda (IC 7414) TTL BCD to 7 Segment Decoder CA,decoder BCD ke 7 segmen,aplikasi dekoder bcd ke 7 segmen,driver penampil 7 segmen,konfigurasi penampil 7 segmen,IC 7447,rangkaian IC7447,konfigurasi IC 7414,fungsi dekoder BCD ke 7 segment,skema IC7447,skema driver 7 segmen comon anoda,rangkaian driver 7 segmen common anoda,driver display common anoda,fungsi pin 7414,fungsi kaki ic 7414Penampilan seven segment adalah sebuah piranti penampil untuk menampilkan angka desimal. Penampil seven segment banyak


digunakan dalam jam digital, meter elektronik, dan piranti elektronik yang lain. Gambar 3.1 memperlihatkan bentuk fisik dan layout dasar penampil seven segment. Penampil seven segment terdiri atas 8 LED yang disusun seperti dalam Gambar 3.1(b). Setiap LED diidentifikasi sebagai huruf a, b, c, d, e, f, g, yang dimulai dari huruf a di sebelah atas. Di sebelah kanan terdapat satu LED tambahan yang digunakan sebagai koma (dp).

Decorder jenis ini seringkali didesain sedemikian rupa sehingga jika ada kode kode yang tidak di aplikasikan ke masukkan maka tidak satupun saluran keluaran akan diaktifkan .Decorder ini dapat disebut dengan juga decorder 3 ke 8 saluran , karena decorder ini memiliki 3 saluran masukkan dan 8 saluraan keluran .Decorder ini dapat disebut juga decorder biner ke oktal , atau konverter , karena decorder ini mengabil 3-bit biner dari kode masukkan dan mengaktivkan 1 dan 8(oktal) keluaran bersesuaian kepada kode tersebut.Decorder ini juga menunjukkan sebuah decorder 1 ke 8 , karena hanya 1 dan 8 keluaran yang aktif pada sutu saat. Demultipelixer dapat digunakkan sebagai digital decorder . Suatu digital decorder mempunyai keluaran 2𝑛𝑛 dan masukkan n . hanya keluaran yang mempunyai hubungan

dengan bilangan biner pada bagian masukkan yang akan diaktifkan demultipixer digunakan

sebagai 4 line to 16 line decorder dengan cara menghubungkan kedua masukkan G menjadi LOW .Kemudian keluaran yang berhubungan dengan masukkan SELECT adalah LOW , Dan semua keluaran Suatu decorder 3 line to 8 line dapat dibuat dari 74155. prosessor mengirim sinyal pengendali yang menunjukkan bahwa siklus sekarang ini hanya untuk mengakses alat-


alat I/O. masukan keluaran yang dipetakan dalam memori memungkinkan prosessor menggunakan intruksi yang sama untuk alih memori seperti yang digunakan untuk alih masukan keluaran.Ada tiga metode pengendalian masukan keluaran yang akan dibahas dalam bagian Teknik pemilihan saluran memiliki dua keterbatasan yaitu pemborosan waktu prosessor waktu dan lambat. Diperlukan suatu cara agar alat yang membutuhkan pelayanan dapat segera dilayani tanpa menunggu gilirannya tiba. Prosedur ini dinamakan interrupt Teknik interupsi menjamin tanggapan paling cepat yang mungkin terhadap alat masukan – keluaran. Akan tetapi pelayanan ini masih melibatkan perangkat lunak. Hal inidirasa masih kurang cepat bagi pengolahan yang membutuhkan transfer data langsung dari memori seperti Disk drive dan CRT.Biner adalah sistem nomor yang digunakkan oleh perangkat digital seprti komputer , pemutar cd ,dll biner berbasis 2 , tidak seperti menhitung sistem desimal yang basiBinary Digit, dan 10 (desimal) Dengan kata lain hanya memiliki 2 angka yang berbeda (0 dan 1) untuk menunjukkan nilai, tidak seperti Desimal yang memiliki 10 angka(o,1,2,3,4,5,6,7,8 dan 9).contoh dari bilangan biner:10011100 seperti yang dilihat hanya Dengan kata lain jika tegangan rendah maka akan mewakili 0 (off), dan jika tegangan yang tinggi akan mewakili 1 (On).Konversi biner ke desimal Untuk mengkonversi biner ke desimal adalah sangat sederhana dan dapat dilakukan seperti yang ditunjukkan di bawah ini:Misalkan kita ingin mengkonversi nilai 8 bit 10011101 menjadi nilai desimal, kita dapat menggunakan rumus seperti di bawah ini bahwa:

128 64 32 16 8 4 2 1 1

0 0 1 1 1 0 1


Dengan numeri terbalik. Untuk mengkonversi, Anda hanya mengambil nilai dari baris atas di mana

ada

angka

1

di

bawah,

dan

kemudian

menambahkan

nilai-nilai

.

IC LM324 merupakan komponen elektronik yang berfungsi sebagai penguat tegangan atau penguat signal atau sebagai amplifier. Seven segment display adalah sebuah rangkaian yang dapat menampilkan angka-angka desimal maupun heksadesimal. Seven segment display biasa tersusun atas 7 bagianyang setiap bagiannya merupakan LED (Light Emitting Diode) yang dapat menyala. Jika 7bagian diode ini dinyalakan dengan aturan yang sedemikian rupa, maka ketujuh bagiantersebut dapat menampilkan sebuah angka heksadesimal.Seven-segment display membutuhkan 7 sinyal input untuk mengendalikan setiapdiode di dalamnya. Setiap diode dapat membutuhkan input HIGH atau LOW untuk mengaktifkannya, tergantung dari jenis seven-segmen display tersebut. Jika Seven-segmentbertipe common-cathode, maka dibutuhkan sinyal HIGH untuk mengaktifkan setiapdiodenya. Sebaliknya, untuk yang bertipe common-annide, dibutuhkan input LOW untuk mengaktifkan setiap diodenya.


Salah satu cara untuk menghasilkan sinyal-sinyal pengendali dari suatu seven segment display yaitu dengan menggunakan sebuah sevent-segment decoder. Seven-segment decoder menbutuhkan 4 input sebagai angka berbasis heksadesimal yang dinyatakan dalam bahasa mesin (bilangan berbasis biner) kemudian sinyal-sinyal masukan tersebut akan “diterjemahkan” decoder ke dalam sinyal-sinyal pengendali seven-segment display. Sinyal-sinyal pengendali berisi 7 sinyal yang setiap sinyalnya mengatur aktif-tidaknya setiap LED.Selanjutnya kita akan mencoba merancang sebuah hex to seven-segment decoderuntuk seven-segment berjenis common-cathode, yakni seven-segment yang setiap LED nyaaktif jika diberi sinyal HIGH atau 1. Gambar ilustrasi dan tabel kebenaran dari dekodertersebut adalah sebagai berikut.

Gambar 3.5 Decoder Ke 7 segment Dekoder tersebut memiliki 7 keluaran yang masing-masing keluarannya memiliki fungsi tertentu.


BAB II LANDASAN TEORI

Recommend Documents