BAB II TINJAUAN PUSTAKA. motor atau mobil dipandang sudah cukup teliti, namun untuk keperluan lain

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Kita mengenal alat untuk mengukur kecepatan putaran motor secara mekanik yaitu Tachometer. Bila alat ini dipergunakan mengukur besaran putaran motor atau mobil dipandang sudah cukup teliti, namun untuk keperluan lain misalnya di dalam laboratorium yang memerlukan ketelitian yang lebih tinggi maka alat tersebut belum memiliki ketelitian yang lebih dikarenakan pada alat ini masih dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya medan magnit, goncangan, gesekan dan posisi motor terhadap pengaruh grafitasi bumi pada saat pengukuran. Untuk memperkecil faktor di atas (pengaruh) adalah dengan menggunakan prinsip Opto Elektronic. Sebab dengan menggunakan prinsip ini pengaruh magnit dan lainnya dapat ditiadakan. Dimana pada dasarnya prinsip ini di bagi atas dua dasar kerja, yaitu optik dan elektronic. Bahan optik digunakan untuk memfokuskan cahaya (sinar), sedangkan untuk mengubah cahaya menjadi sinyal listrik dan selanjutnya menjadi pulsa sampai pada hasil pengukuran digunakan prinsip elektronika. Dengan demikian teori yang mendasari pembahasan tachometer dalam penulisan ini adalah teori elektronika dan sistem pengukuran.

II.1 Tachometer Tachometer adalah sebuah instrumen atau alat yang mampu untuk mengukur kecepatan putaran dari poros engkol atau piringan, seperti yang terdapat pada sebuah motor atau mesin lainnya. Alat ini biasanya menampilkan revolutions per minute (RPM) pada sebuah pengukur skala analog maupun digital.

Universitas Sumatera Utara

Putaran yang dimaksud adalah suatu gerak putar yang dihasilkan oleh benda atau alat berupa gerakan mekanik yang akan diukur kecepatannya, seperti putaran roda sepeda motor atau putaran roda gila mesin, motor listrik. Bagi tachometer putaran ini menjadi masukan untuk diukur. Jika putaran atau masukan berupa analog (misalnya gerak putar poros) yang dikopel langsung dengan tachometer, maka tachometer dikenal dengan input analog. Namun putaran poros dapat dirubah menjadi bentuk digital dengan memanfaatkan sistem elektronika yang input tidak dikopel langsung, tachometer ini dikenal dengan input digital. Dilihat dari hasil pengukuran Tachometer terbagi atas 2 yakni, digital dan manual (analog). Digital dimana output dari pengukuran tersebut berupa angka yang di tampilkan dengan menggunakan display atau seven segmen, sedangkan Manual (analog) output dari hasil pengukuran tersebut berupa penunjukan dengan jarum alat pengukur yang dapat kita baca pada skala

INPUT

PROSES

OUTPUT

Gambar 2.1. Diagram Blok Tachometer Digital Input Putaran yang diubah menjadi sinyal digital, misalnya motor yang akan diukur kecepatannya beroprasi maka pada sensor menghasilkan tegangan, kemudian dikirim ke bagian penguat. Dibagian penguat tegangan (sinyal) dikuatkan dan diubah menjadi sinyal persegi, meskipun sinyal tersebut berbentuk sinus atau lain, tetapi masih secara periodik.


Proses Proses perubahan input menuju output, dimana proses ini merupakan proses utama dalam pengukuran karena hasil pengukuran yang berbentuk digital atau pulsa persegi dilakukan suatu pengaturan secara elektronik yang teratur dan terencana sehingga hasil pengukuran dapat dilihat pada output misalnya pada seven segment. Output Berupa hasil proses yang memiliki nilai dari suatu pengukuran dalam bentuk perubahan digital sebesar 5 volt yang diindikasi menjadi bernilai 1 (high) dan lebih kecil dari 1 volt yang diindikasi menjadi bernilai 0 (low), dan ini dirubah menjadi analog dengan tampilan seven segmen, melalui shift register.

II.2 Teori Elektronika Elektronika merupakan suatu bidang ilmu dimana di bagi atas elektronika analog dan digital, sebagai salah satu contoh elektronika digital. Dimana digital merupakan wahana dari pengembangan kalkulator, komputer, rangkaian terpadu, dan bilangan biner 0 dan 1. Hal ini merupakan suatu bidang yang menarik di dalam elektronika karena penggunaan rangkaian digital yang berkembang dengan pesat. Satu rangkaian terpadu yang kecil melaksanakan fungsi ribuan transistor, dioda dan resistor. Pada tahun 1854 George Boole menciptakan logika simbolik yang sekarang dikenal dengan aljabar boole. Setiap peubah (variabel) dalam aljabar boole hanya memiliki dua keadaan atau dua harga, yaitu keadaan benar yang dinyatakan dengan 1 atau keadaan salah yang dinyatakan dengan 0. Aljabar Boole


yang memiliki dua keadaan ini semula dimaksudkan untuk menyelesaikan persoalan-persoalan logika. Aljabar Boole diwujudkan berupa sebuah piranti atau sistem yang disebut dengan Gerbang Logika. Gerbang Logika adalah blok bangunan dasar untuk membentuk rangkaian elektronika digital, sebuah gerbang logika memiliki beberapa masukan tetapi hanya memiliki satu keluaran. Keluaran akan HIGH (1) atau LOW (0) tergantung level digital pada terminal masukan. Dengan menggunakan gerbang-gerbang logika, kita dapat merancang dan mendesain suatu sistem digital yang akan dikendalikan level masukan digital dan menghasilkan sebuah tanggapan keluaran tertentu berdasarkan rancangan rangkaian logika itu sendiri. Beberapa gerbang logika dasar yang akan dibahas adalah gerbang logika OR, gerbang logika AND, dan gerbang logika NOT (INVERTER). Sedangkan gerbang-gerbang logika kombinasional adalah gerbang logika NOT OR (atau NOR), gerbang logika NOT AND (atau NAND), gerbang logika EXCLUSIVE OR (atau EXOR), gerbang logika EXCLUSIVE NOT OR (atau EXNOR), dimana pembahasan tidak mencakup gerbang-gerbang kombinasional tersebut. Gerbang logika hanya beroperasi pada sistem bilangan biner, oleh karena itu disebut Gerbang Logika Biner yaitu logika 1 dan logika 0, atau biasa disebut HIGH dan LOW. Logika 1 (H) menyatakan level tegangan tinggi dan logika 0 (L) menyatakan tegangan rendah. Berikut akan dibahas gerbang-gerbang logika yang dipakai dalam teknik digital, antara lain gerbang logika AND, gerbang logika OR dan gerbang logika NOT.


II.2.1. GERBANG AND (gerbang pengali) Dimana sifatnya salah satu masukan bernilai 1 maka keluaran tetap 0 dan jika kedua masukkan juga bernilai 0 maka keluaran juga 0 akan tetapi jika kedua masukan bernilai 1 maka keluaran bernilai 1 atau HIGH. Sifat lain dari AND adalah mempunyai lebih dari satu masukkan atau input, tetapi outputnya hanya satu. Hubungan antara input dan output dapat dinyatakan dengan persamaan berikut : A . B = Y…………….1) Hubungan-hubungan gerbang AND juga dapat dilihat dari bagian-bagian di bawah ini berupa gambar, tabel kebenaran dan bentuk gelombang dari gerbang tersebut. Tabel 2.1. TABEL KEBENARAN

A B

Y INPUT

Gambar 2.2. Simbol Gerbang AND

OUTPUT

A

B

Y

0

0

0

0

1

0

1

0

0

1

1

1

1 A

0 1

B

0 1

Y 0

t1

t2

t3

t4

t5

t6

t7

t8

Gambar 2.3. Bentuk Gelombang


II.2.2. GERBANG OR (gerbang penjumlah) Gerbang OR biasa juga disebut dengan istilah setiap atau semua. Artinya bila salah satu atau semua input bernilai 1 atau high maka output bernilai 1 atau high dan jika kedua input bernilai 0 atau low maka outputnya bernilai 0 atau low. Simbol gerbang OR dapat dilihat pada gambar di bawah beserta tabel kebenarannya. Tabel 2.2. TABEL KEBENARAN INPUT A B

Y

OUTPUT

A

B

Y

0

0

0

0

1

1

1

0

1

1

1

1

Gambar 2.4. Simbol Gerbang OR

1 A

0 1

B

0 1

Y 0

t1

t2

t3

t4

t5

t6

t7

t8

Gambar 2.5. Bentuk Gelombang Hubungan antara input dan output ini dapat dinyatakan dengan persamaan berikut : A + B = Y ….................… 2)


II.2.3. GERBANG NOT (gerbang pembalik) Gerbang Not biasa juga disebut inverter atau pembalik, yaitu bila input 1 atau high maka output bernilai 0 atau low serta kebalikannya, atau bila inputnya A maka outputnya A. Gerbang Not adalah gerbang yang mempunyai satu input dan satu output, jadi hanya berfungsi sebagai pembalik pulsa yang masuk padanya. Simbol gerbang not dapat dilihat pada gambar di bawah beserta tabel kebenarannya. Tabel 2.3. TABEL KEBENARAN A

X

Gambar 2.6. Simbol Gerbang NOT

INPUT

OUTPUT

A

X

0

1

1

0

A = Input

X = Y Output

Gambar 2.7 Bentuk Gelombang pada Gerbang Not

Dari gambar maupun tabel kebenaran, kita melihat sifat dari gerbang NOT adalah input dan outputnya selalu berlawanan/berbalikan. Hubungan ini dapat dinyatakan dengan pernyataan sebagai berikut : A ≠ X .............…………3)


II.2.4. Level ( harga ) Tegangan Dalam sistem digital digunakan dua harga tegangan, yaitu harga (level) high dan level low biasa ditulis H dan L. Untuk harga tinggi biasa disebut logika 1 dan untuk harga rendah disebut logika 0. Untuk menentukan harga tegangan ini tergantung dari pabrik yang memproduksi komponen (Integrated Circuit). Jenis yang digunakan dalam pembahasan ini adalah IC TTL (transistor transistor logic) mempunyai harga standart sebagai berikut : Untuk harga tegangan high (H) atau logic 1, mempunyai harga tegangan dari 2,0 V sampai 5,0 V akan diterjemahkan menjadi sebuah tegangan TINGGI atau dinyatakan dengan logika 1 dan untuk tegangan low (L) atau logika 0, mempunyai harga tegangan dari 0 V sampai 0,8 V. Gambar di bawah memperlihatkan harga tegangan dari IC jenis TTL. VOLT 5,0 2,0 0,8

Logika 1 Tak tentu Logika 0

0

Gambar 2.8. Harga tegangan IC jenis TTL Selanjutnya harga tegangan dalam operasi sistem digital 1 dan 0 atau logikanya misalnya 2,0–5,0 volt dan 0–0,8 volt perlu disesuaikan dari satu komponen kepada komponen lain dan biasanya disebut dengan interfice device dari satu rangkaian ke rangkaian lainya, alatnya disebut juga dengan Operational Amplifier (Op-Amp).


II.2.5. Operational Amplifier ( Op-Amp ) Istilah penguat operasional (operational amplifier) secara umum menggambarkan tentang sebuah rangkaian penguat penting yang membentuk dasar dari rangkaian-rangkaian penguat audio dan video, penyaring atau tapis, buffer, penggerak-penggerak saluran, penguat instrumentasi, komparator atau pembanding, osilator dan berbagai macam rangkaian analog lainnya. Penguat Operasional dikenal juga secara umum dengan nama singkat OpAmp. Meskipun rangkaian penguat operasional dapat dirancang dari komponenkomponen diskrit, namun demikian hampir seluruhnya selalu digunakan dalam bentuk rangkaian terintegrasi (integrated circuit, IC). Op-amp pada dasarnya merupakan sebuah blok komponen yang sederhana. Sebuah op-amp akan memiliki dua buah terminal masukan dimana salah satu masukan disebut sebagai masukan pembalik (diberi tanda -) sementara satu masukan lainnya disebut dengan masukan non-pembalik (diberi tanda +). Pada umumnya op-amp memiliki sebuah keluaran atau keluaran tunggal. Akan tetapi beberapa jenis op-amp khusus yang umumnya digunakan pada rangkaian-rangkaian frekuensi radio dapat memiliki dua buah terminal keluaran. Tetapi dalam bahasan ini, hanya op-amp keluaran tunggal yang akan dibahas. Simbol op-amp di tunjukkan oleh gambar di bawah.

Gambar 2.9 Simbol Op-Amp


Input op-amp bisa berupa tegangan searah maupun tegangan bolak-balik. Sedangkan output op-amp tergantung input yang diberikan. Jika input op-amp diberi tegangan searah dengan input Non Inverting (+) lebih besar dari pada input inverting (-), maka pada output op-amp akan positip (+). Sebaliknya jika input Non Inverting (+) lebih kecil dari pada input inverting (-), maka output op-amp akan negatip ( - ). Jika input op-amp diberi tegangan bolak-balik dengan input Non Inverting (+), maka pada output op-amp akan sephasa dengan inputnya tersebut. Sebaliknya jika input Inverting (-) diberi sinyal/tegangan bolak-balik sinus, maka pada output op-amp akan berbalik phasa terhadap inputnya. Dalam kondisi terbuka ( open ) besarnya tegangan output ( Uo ) adalah Uo = AoL ( Ui1 – Ui2 ) ( 1 – 1 )

...................4 )

dimana : Uo

= Tegangan output

AoL

= Penguatan open loop

Ui1

= Tegangan input Non Inverting

Ui2

= Tegangan input Inverting

II.2.6. Rangkaian Flip-Flop Rangkaian flip-flop adalah suatu elemen logika bi-stabil yang mempunyai satu atau lebih input dan mempunyai dua output yang saling berlawanan (complementary), juga rangkaian ini biasa disebut rangkaian Multivibrator Bistabil. Rangkaian flip-flop juga berfungsi untuk merubah keadaan dari satu posisi ke posisi lain, yaitu dari satu keadaan stabil pertama ke keadaan stabil kedua.


Bilamana flip-flop ini diberi sinyal dari luar atau biasa disebut sinyal trigger, ini membuat flip-flop berubah keadaannya. Dalam pemakaiannya rangkaian flip-flop ini digunakan dalam komputer atau counter yang digunakan sebagai penyimpan data, penghitung biner dan memindah data (shift register). Dengan demikian flip-flop merupakan dasar dari pada rangkaian digital. Flip Flop yang merupakan penggabungan rangkaian logika terdiri dari gerbang AND, OR dan NOT, dapat berupa : a. Flip-Flop RS b. Flip-Flop RS yang Berdetak c. Flip-Flop D d. Flip-Flop JK

II.2.6.1. Flip-Flop RS (RESET SET FLIP-FLOP) Flip-flop RS disebut juga Penahan Transparan (Transparent Latches), karena keluaran flip-flop langsung menyebabkan terjadinya perubahan terhadap masukannya. Perubahan yang cepat disebabkan karena flip-flop SR langsung menanggapi perubahan sinyal pada bagian masukan sehingga keluaran Q akan langsung berubah sejalan dengan perubahan masukan. Keadaan sinyal masukan akan diingat dengan cara menahan sinyal masukkannya ke dalam rangkaian logikanya. Flip-Flop RS mempunyai dua buah input yang diberi nama atau lebel SET (S) dan RESET (R) dan dua buah output yang diberi nama Q dan Q. Pada gambar di bawah memperlihatkan simbol Flip-Flop RS yang memiliki dua buah output yang saling berlawanan, tidak seperti gerbang logika yang mempunyai satu output. Output Q dinamakan output normal dan yang


satunya merupakan kebalikannya dan ditulis Q yang berarti complement /berbalikan dengan output normal. Jika Q = 1 maka Q = 0 dan sebaliknya jika Q = 0 maka Q = 1. Sebuah flip-flop RS yang terbuat dari gerbang logika NAND (NOT AND) sering disebut sebagai penahan NAND (NAND Lacth. Penahan NAND prinsip kerjanya sama dengan penahan NOR. Perbedaannya terletak pada keadaan level atau tingkat logikanya. Masukan-masukan SET dan RESET dari penahan NOR bekerja dari keadaan 0 (rendah) menjadi 1 (tinggi), sewaktu mengubah keadaan, sedangkan penahan NAND sebaliknya. Masukan-masukan SET dan RESET dari penahan NAND bekerja dari keadaan 1 (tinggi) menjadi 0 (rendah), sewaktu mengubah keadaan. Tetapi sekali lagi, prinsip kerja keduanya sama.

Q

R Input

-

Output

Q

S

Q

-

Q

S

R

Gambar 2.11. Flip-flop RS menggunakan gerbang NAND

Gambar 2.10. Simbol Flip-flop RS

Tabel 2.4. Tabel Kebenaran Flip-Flop RS Input

Keadaan

Output

(komentar)

R

S

Q

Q

Pacu (terlarang)

0

0

Q

Q

FF Set

0

1

1

0

FF Reset

1

0

0

1

Tak berubah (tak digunakan)

1

1

0

0


II.2.6.2. Flip-Flop RS Terdetak Flip-flop RS yang telah kita pelajari tersebut mempunyai penerapan yang terbatas, karena hanya mempunyai dua masukan yang harus dikendalikan secara silih berganti. Sebagai contoh penahan NOR, untuk mengaktifkan penahan NOR masukan SET harus diberi sinyal 1, kemudian Q akan 1. Untuk memadamkan keluaran Q dari penahan NOR masukan RESET harus diberi sinyal 1, maka keluaran Q akan 0. Masukan SET dan RESET harus silih berganti. Tidak diperkenankan bekerja secara sepihak terus-menerus dan juga tidak dapat bekerja secara bersama-sama atau berada dalam keadaan terlarang atau pacu. Maka pengoperasian Flip-Flop RS tanpa sinyal pendetak disebut tak serempak atau asinkron. Flip-Flop RS tanpa pendetak kemudian dikembangkan menjadi flip-flop RS dengan ditambah masukan untuk sinyal pendetak (clock), maka disebut FlipFlop RS terdetak (Clock SR Flip-Flop). Flip-flop RS terdetak bekerja dengan menggunakan sinyal pendetak. Pada hakekatnya prinsip kerja keduanya sama. Perbedaannya terletak pada operasi pengendalian masukan dan keluarannya. Flip-flop RS terdetak ini harus menyesuaikan diri dengan sinyal pendetak atau menyinkronkan diri dengan sinyal pendetak. Apabila sinyal pendetak masukan pada logika 0, maka data yang masuk pada S dan R tidak akan ditanggapi atau diproses oleh flip-flop, sehingga keluaran Q tetap tidak berubah. Jika sinyal pendetak berubah dari logika 0 menjadi 1, seketika itu juga masukan Set atau Reset akan ditanggapi, sehingga keluaran Q berubah. Pengoperasian Flip-Flop RS terdetak disebut secara serempak atau sinkron (karena bekerjanya menyesuaikan dengan irama waktu sinyal pendetak).


S

Input

S Clk

Q

R

Q

-

R’ Q

Output

Clk

-

Q R

S’

Gambar 2.13. Rangkaian Flip-flop RS Gambar 2.12. Simbol logic Terdetak dan ekivalennya clocked RS Flip Flop Tabel 2.5. Tabel Kebenaran Flip-Flop RS terdetak Pendetak

Set

Reset

Q

0

0

0

nc

0

0

1

nc

0

1

0

nc

0

1

1

nc

1

0

0

nc

1

0

1

1

1

1

0

0

1

1

1

*

Keterangan : nc : (not condition : tak ada perubahan) *

: pacu (keadaan terlarang)

II.2.6.3. Flip-Flop D (Data Flip-Flop atau Delayed Flip-Flop) Penahan D yang paling sederhana dapat dibangun dengan menggunakan gerbang logika yang membentuk ekivalen penahan NAND (lihat Flip-flop RS pada pembahasan sebelumnya). Sedangkan prinsip kerja penahan D jenis ini juga tak kalah sederhana. Isyarat-isyarat digital yang masuk pada D akan dibagi menjadi dua jalur. Jalur


pertama (1) melewati gerbang Inverter kemudian melewati gerbang NAND (atau OR dengan kedua masukan dibalik) yang berada dibagian atas, yaitu RESET. Sedangkan jalur yang kedua (2) langsung menuju kegerbang NAND (atau ekivalen OR dengan kedua masukan dibalik) yang dibagian bawah, yaitu SET. Jika masukan D adalah 0 (atau low atau rendah) maka gerbang NAND yang di atas (atau RESET) akan 0 dan gerbang logika NAND yang di bawah (atau SET) akan 1, maka keluaran Q akan 0. Flip-Flop dalam keadaan RESET. Tetapi jika masukan 1 (high = tinggi) maka gerbang logika NAND yang atas (RESET) akan 1 dan gerbang logika yang bawah (SET) akan 0, maka keluaran Q akan 1. Flip-Flop dalam keadaan SET. Dalam penahan D tersebut tidak mungkin ada lagi keadaann yang terpacu. Gerbang logika tersebut berfungsi untuk menjamin supaya masukan S dan masukan R berada pada keadaan yanng berlawanan, sehingga dipastikan tidak akan terjadi keadaan pacu. Penahan D ini sama seakali tidak menggunakan sinyal kendali apapun atau sinyal detak (clock) sekalipun. Rangkaian akan berada pada keadaan SET atau RESET dengan sendirinya sejalan dengan sinyal yang masuk pada D, yaitu 0 atau 1. jadi jika sinyal masukan 0 maka keluaran Q akan 0 dan sebaliknya jika sinyal masukan 1 maka keluaran Q juga 1.sehingga penggunaan Flip-Flop ini sendiri jarang sekali dipakai, baik dalam pemakaian yang umum maupun pada sistem digital atau komputer praktis. D D En

Q

1

R Q

2

Q

Q

-

-

S

Gambar 2.14. Diagram Blok Flip-Flop D

Gambar 2.15. Rangkaian D Flip Flop secara blok


Tabel 2.6. Tabel Kebenaran Flip-Flop D D

Q

Keadaan

0

0

Reset

1

1

Set

II.2.6.4. Flip-Flop JK Dari semua Flip Flop yang dipelajari, masing-masing memiliki sifat dan kegunaan tertentu, yang kesemuanya memiliki sifat yang sama yakni sebagai penyimpan data. Disini kita akan menerangkan sedikit tentang Flip-Flop yang paling penting diantara yang pernah kita bahas sebelumnya, yaitu Flip-Flop JK. Dari semua Flip-Flop yang ada Flip-Flop JK adalah yang paling ideal digunakan sebagai piranti penyimpanan (memori). Flip-Flop JK sangat luas penggunaannya, flip-flop ini dipakai pada setiap komputer digital maupun piranti-piranti digital lainnya. Dalam pemakaian bidang elektronika juga sangat banyak manfaatnya, misalnya sebagai Pencacah Frekuensi (Frequency Counter), pembagi frekuensi (Frequency Divider), pembangkit ragamgelombang kotak simetri (Symetry Square Wave-form generator) dan lain-lain. Flip-Flop JK terbagi atas dua jenis, yaitu Flip-Flop JK Pemicuan Tepi dan FlipFlop JK MS (Master-Slave) atau disebut juga Flip-Flop JK Majikan–Budak. Dalam hal ini kita tidak menerangkan secara detail jenis tersebut tetapi kita akan menjelaskan secara garis besar dari kedua jenis Flip-Flop JK tersebut, antara lain : 1. Flip-Flop JK Pemicuan Tepi 2. Flip-Flop JK Master-Slave (Majikan-Budak)


II.2.7. Komponen-Komponen Pendukung II.2.7.1. Resistor (tahanan) Resistor komponen pasif elektronika yang berfungsi untuk membatasi arus listrik yang mengalir. Berdasarkan kelasnya resistor dibagi menjadi 2 yaitu: Fixed Resistor dan Variable Resistor dan umumnya terbuat dari carbon film atau metal film, tetapi tidak menutup kemungkinan untuk dibuat dari material yang lain. Pada dasarnya semua bahan memiliki sifat resistif namun beberapa bahan tembaga, perak, emas, dan bahan metal umumnya memiliki resistansi yang sangat kecil. Bahan–bahan tersebut menghantar arus listrik dengan baik, sehingga dinamakan konduktor. a. Fixed Resistor Resistor merupakan komponen elektronika yang digunakan untuk membatasi jumlah arus yang mengalir dalam satu rangkaian. Yang disesuai dengan namanya resistor bersifat resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon. Tipe resistor pada umum berbentuk tabung porselen kecil dengan dua kaki tembaga. Dimana pada badannya memiliki kode warna, yang mana warna tersebut merupakan besaran dari resistor tersebut. Nilai besaran komponen ini di ukur dengan satuan Ohm

Gambar 2.16. Resistor Karbon


Tabel 2.7 Kode Warna Resistor GELANG KE WARNA 1 DAN 2

3

4

Hitam

0

x 1

1%

Coklat

1

x 10

2%

Merah

2

x 100

2%

Jingga

3

x 1000

-

Kuning

4

x 10000

-

Hijau

5

x 100000

-

Biru

6

x 1000000

-

Ungu

7

x 10000000

-

Abu-abu

8

x 100000000

-

Putih

9

x 1000000000

-

Emas

-

x 0.1

5%

Perak

-

x 0.01

10%

Tidak bewarna

-

-

20%

Untuk mengetahui besaran atau nilai dari komponen tersebut, kita dapat melihat tabel di atas, dimana gelang 1 dan 2 merupakan harga pokok atau tetapan, sedangkan gelang 3 merupakan faktor pengali dan gelang ke 4 merupakan faktor toleransi. Dimana untuk mencari gelang pertama dapat dilihat pada gelang yang lebih ke pinggir dari komponen tersebut atau kita juga bisa berpedoman dengan warna yang ada di sisi pinggir dari ke 4 gelang tersebut. Jika warna tersebut tidak


memiliki nilai pada gelang 1 dan 2 maka gelang tersebut merupakan gelang ke 4 (gelang faktor toleransi). b. Variable Resistor Dimana pada resistor ini memiliki 2 tipe, Pertama dinamakan Variable Resistor, nilai dari komponen ini dapat diubah-ubah sesuai dengan yang kita inginkan. Contoh penggunaan, yakni pada pengaturan volume, bass, balance, dll. Dan kedua adalah Semi-Fixed Resistor, nilai dari resistor ini biasanya hanya diubah pada kondisi tertentu saja.. Contoh variable resistor, yang sering digunakan dengan cara memutar sampai 300 derajat putaran, atau lebih di kenal dengan nama Potensiometer. seperti pada gambar di bawah

. Gambar 2.17. Potentiometers” atau “Trimmer Potentiometers Dengan masing-masing bentuk memiliki fungsi, bentuk 1 sebagai dpotensiometer, bentuk 2 disebut semi fixed resistor dan biasanya terdapat pada PCB (Printed Circuit Board) dan bentuk 3 digunakan sebagai volume kontrol. Ketiga tipe tersebut memiliki perubahan nilai pengaturannya, seperti pada gambar.

Gambar 2.18 Perubahan Nilai pada Potensiometer


Pada saat tipe A diputar searah jarum jam, awalnya perubahan nilai resistansi lambat tetapi ketika putarannya mencapai setengah atau lebih nilai perubahannya menjadi sangat cepat. Tipe ini sangat cocok dengan karakteristik telinga manusia. Karena telinga sangat peka ketika membedakan suara dengan volume yang lemah, tetapi tidak terlalu sensitif untuk membedakan perubahan suara yang keras. Biasanya tipe A ini juga disebut sebagai Audio Taper potensiometer. Untuk tipe B perubahan resistansinya adalah linier, cocok digunakan untuk Aplikasi Balance Control, resistance value adjustment in circuit, dll. Sedangkan untuk tipe C perubahan resistansinya kebalikan dari tipe A.

II.2.7.2. Kapasitor (Condensator) Kapasitor adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan muatan listrik. Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki elektroda metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutup negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutup positif karena terpisah oleh bahan elektrik yang non-konduktif. Muatan elektrik ini tersimpan selama tidak ada konduktif pada ujung-ujung kakinya.


Gambar 2.19. Skema Kapasitor Kapasitor merupakan komponen pasif elektronika yang sering dipakai didalam merancang suatu sistem yang berfungsi untuk mengeblok arus DC, Filter, dan penyimpan energi listrik. Yang membedakan tiap-tiap kapasitor adalah dielektriknya. Berikut ini adalah jenis– jenis kapasitor.

II.2.7.2.1. Electrolytic Capacitor (ELCO)

Gambar 2.20. Electrolytic Capacitor (ELCO) Elektroda dari kapasitor ini terbuat dari alumunium yang menggunakan membrane oksidasi yang tipis. Karakteristik utama dari Electrolytic Capacitor adalah perbedaan polaritas pada kedua kakinya. Dari karakteristik tersebut kita harus berhati-hati di dalam pemasangannya pada rangkaian, jangan sampai terbalik. Bila polaritasnya terbalik maka akan menjadi rusak bahkan meledak, Biasanya jenis kapasitor ini digunakan pada rangkaian power supply.


II.2.7.2.2. Ceramic Capacitor (Kapasitor Keramik) Kapasitor

ini menggunakan

bahan titanium acid barium untuk

dielektriknya. Karena tidak dikonstruksi seperti coil maka komponen ini dapat digunakan pada rangkaian frekuensi tinggi. Biasanya digunakan untuk melewatkan sinyal frekuensi tinggi menuju ke ground. Kapasitor ini tidak baik digunakan untuk rangkaian analog, karena dapat mengubah bentuk sinyal. Jenis ini tidak mempunyai polaritas dan hanya tersedia dengan nilai kapasitor yang sangat kecil dibandingkan kapasitor diatas.

Gambar 2.21. Kapasitor jenis ini biasanya terbuat dari bahan kertas, mica, keramik dll. Nilai Kapasitor Untuk mencari nilai dari kapasitor biasanya dilakukan dengan melihat angka/kode yang tertera pada badan kapasitor tersebut. Untuk kapasitor jenis elektrolit memang mudah, karena nilai kapasitansinya telah tertera dengan jelas pada tubuhnya. Sedangkan untuk kapasitor keramik dan beberapa jenis yang lain nilainya dikodekan. Biasanya kode tersebut terdiri dari 4 digit, dimana 3 digit pertama merupakan angka dan digit terakhir berupa huruf yang menyatakan toleransinya. Untuk 3 digit pertama angka yang terakhir berfungsi untuk menentukan 10n, nilai n dapat dilihat pada tabel dibawah.


Tabel 2.8. Nilai Kapasitor

Misalnya suatu kapasitor pada badannya tertulis kode 474J, berarti nilai kapasitansinya adalah 47 + 104 = 470.000 pF = 0.47µF sedangkan toleransinya 5%. Yang harus diingat didalam mencari nilai kapasitor adalah satuannya dalam pF (Pico Farad).

II.2.7.3. Transistor Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, dimana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya

. Gambar 2.22. Transistor through-hole Pada umumnya, transistor memiliki 3 terminal. Tegangan atau arus yang dipasang di satu terminalnya mengatur arus yang lebih besar yang melalui 2


terminal lainnya. Transistor adalah komponen yang sangat penting dalam dunia elektronik modern. Dalam rangkaian analog, transistor digunakan dalam amplifier (penguat). Rangkaian analog melingkupi pengeras suara, sumber listrik stabil, dan penguat sinyal radio. Dalam rangkaian-rangkaian digital, transistor digunakan sebagai saklar berkecepatan tinggi. Beberapa transistor juga dapat dirangkai sedemikian rupa sehingga berfungsi sebagai logic gate, memori, dan komponenkomponen lainnya. Jenis-jenis Transistor

BJT

PNP

P-channel

NPN

N-channel

JFET

Gambar 2.23. Simbol Transistor dari Berbagai Tipe Secara umum, transistor dapat dibeda-bedakan berdasarkan banyak kategori: •

Materi semikonduktor: Germanium, Silikon, Gallium Arsenide

•

Kemasan fisik: Through Hole Metal, Through Hole Plastic, Surface Mount, IC, dan lain-lain

•

Tipe: UJT, BJT, JFET, IGFET (MOSFET), IGBT, HBT, MISFET, VMOSFET, MESFET, HEMT, SCR serta pengembangan dari transistor yaitu IC (Integrated Circuit) dan lain-lain.

•

Polaritas: NPN atau N-channel, PNP atau P-channel


•

Maximum kapasitas daya: Low Power, Medium Power, High Power

•

Maximum frekwensi kerja: Low, Medium, atau High Frequency, RF transistor, Microwave, dan lain-lain

•

Aplikasi: Amplifier, Saklar, General Purpose, Audio, Tegangan Tinggi, dan lain-lain

BJT BJT (Bipolar Junction Transistor) adalah salah satu dari dua jenis transistor. Cara kerja BJT dapat dibayangkan sebagai dua dioda yang terminal positif atau negatifnya berdempet, sehingga ada tiga terminal. Ketiga terminal tersebut adalah emiter (E), kolektor (C), dan basis (B).

FET FET dibagi menjadi dua keluarga: Junction FET (JFET) dan Insulated Gate FET (IGFET) atau juga dikenal sebagai Metal Oxide Silicon (atau Semiconductor) FET (MOSFET). Berbeda dengan IGFET, terminal gate dalam JFET membentuk sebuah dioda dengan kanal (materi semikonduktor antara Source dan Drain). Secara fungsinya, ini membuat N-channel JFET menjadi sebuah versi solid-state dari tabung vakum, yang juga membentuk sebuah dioda antara grid dan katode. Dan juga, keduanya (JFET dan tabung vakum) bekerja di depletion mode, keduanya memiliki impedansi input tinggi, dan keduanya menghantarkan arus listrik dibawah kontrol tegangan input. (http://id.wikipedia.org/wiki/Transistor)


II.2.7.4. Seven Segment Seven segment (7-segmen) adalah sebuah komponen untuk menampil-kan bilangan 0 sampai 9 yang banyak digunakan pada aplikasi yang memerlukan tampilan angka. 7-segments pada dasarnya adalah LED (Light Emitting Diode), yaitu diode yang dapat mengeluarkan cahaya bila diberi tegangan pada pin-nya. Gambar 7.1 di bawah ini memperlihatkan gambaran tentang 7-segment yang masing-masing segment diberi notasi mulai dari a, b, c, d, e, f, dan g. LED tersebut terdiri dari 7 buah yang dihubungkan satu dengan lainnya. Cara menghubungkan pin pada seven segments ada 2 (dua) mode, yaitu Common Anode dan Common Katode. Common Anode adalah LED pada 7 segment semua pin anode-nya dihubungkan menjadi satu, sedangkan pin katoda dihubungkan ke port-port pada mikrokontroller atau input dari sistem yang ingin di tampilkan. Common anode digunakan untuk rangkaian yang memerlukan aktif rendah (active low). Sedangkan Common katode adalah semua pin katoda pada 7 segments disatukan, sedangkan pin anoda dihubungkan ke port-port pada mikokontroller atau input dari sistem yang ingin di tampilkan. Common katoda digunakan pada rangkaian yang memerlukan aktif tinggi (active high)

Gambar 2.24. Konfigurasi seven segment pada masing-masing common Seven Segmen ini juga ditambah 1 segmen yang berfungsi sebagai desimal point, dapat di lihat pada gambar di bawah :


Gambar 2.25. Susunan Seven Segmen dimana Segmen yang paling atas disebut segmen a, segmen sebelah kanan atas disebut segmen b, dan seterusnya sesuai gambar di atas, dp merupakan singkatan dari desimal point. Pada seven segment tipe common anoda di atas, untuk menyalakan salah satu segmen, maka katodanya harus diberi tegangan 0 volt atau logika low. Misalnya jika segmen a akan dinyalakan, maka katoda pada segmen a harus diberi tegangan 0 volt atau logika low, dengan demikian maka segmen a akan menyala, begitu juga untuk segmen lainnya. Sedangkan tipe common katoda, katoda dari setiap LED dihubungkan menjadi satu kemudian dihubungkan ke ground dan anoda dari masing-masing LED berfungsi sebagai input dari seven segmen, seperti ditunjukkan pada gambar di atas. Sesuai dengan gambar di atas, maka untuk menyalakan salah satu segmen, maka anodanya harus diberi tegangan minimal 5 volt atau logika high. Misalnya jika segmen a akan dinyalakan, maka anoda pada segmen a harus diberi tegangan minimal 5 volt atau logika high, dimana arus yang akan mengalir dalam LED kira-kira 20 mA (berlaku hampir untuk semua jenis LED), juga dihubungkan seri terhadap tahanan sehingga tidak merusak LED pada saat bekerja, dengan demikian maka segmen a akan menyala, demikian juga untuk segmen lainnya.


Gambar 2.26. Display Seven Segment

II.3. Sistem Pengukuran Sistem pengukuran merupakan bagian pertama dalam suatu sistem pengendalian, jika input sistem pengendalian salah, maka output salah dan jika hasil pengukuran (input sistem pengendalian) salah, maka hasil pengendalian pasti salah, walaupun sebenarnya sistem pengendalian sangat baik. Dilihat dari karakteristiknya instrument pengukuran di bagi atas 2 bagian, yakni Karakteristik Statis dan Dinamis. Dimana Karakteristik Statis adalah karakter yang menggambarkan parameter instrument dalam keadaan steady (Akurasi, Presisi, Toleransi, Range (span), Linieritas, Hysterisis),

sedangkan

Karakteristik Dinamis, karakter yang menggambarkan respon (tanggapan) dinamik (fungsi waktu), dimana hubungan input (nilai sesungguhnya) dan output (nilai yang ditunjukkan alat ukur) sebagai fungsi waktu dapat dinyatakan dengan persamaan :

dny d n −1 y dy a n n + a n −1 n −1 + ... + a1 + a 0 y = bf (t ) dt dt dt ……………………. 5) dimana : y → variabel output deviasi f → variabel input deviasi


Variabel deviasi = selisih nilai sesungguhnya dengan nilai keadaan steady Dengan demikian Prinsif Dasar Pengukuran dapat di lihat pada gambar di bawah : Signal

Signal

Kuantitas Transducer yang diukur

Signal Conditioner

Display / Recorder

Gambar 2.27. Prinsif Dasar Pengukuran dimana, Transducer atau elemen pendeteksi Yaitu elemen sistem pengukuran yang berfungsi mengubah satu bentuk informasi (signal) menjadi bentuk informasi lain. Perubahan bentuk informasi ini dimaksudkan untuk mendapatkan bentuk informasi yang dapat diukur

Signal Conditioner Yaitu elemen sistem pengukuran yang berfungsi mengkonversi informasi dari transducer menjadi bentuk informasi yang dapat ditampilkan (didisplay). Elemen ini bertugas memperbesar informasi dari transducer agar dapat terbaca pada display alat pengukuran.

Display Yaitu elemen sistem pengukuran yang berfungsi mengkonversi signal instrumen dari satu bentuk menjadi bentuk lain yang didesain untuk memberikan persepsi bagi pengamat (orang yang melakukan pengukuran). http://adrian_nur.staff.uns.ac.id/files/2009/10/03-sistem-pengukuran.pdf


Dalam sistem transmitter receiver yang umum adalah sebagai berikut dalam bentuk blok diagram.

Udara Atmosfir

Back Ground

Sistem Optik Detektor

Sumber

Proses Signal & Display

IR

Gambar 2.28. Blok diagram Sistem Pengukuran Infra Red Unsur-unsur yang ada dalam sistem pengukuran infra red (IRED) adalah : 1. Back Ground (latar belakang) 2. Udara atau lingkungan sekitar 3. Sumber cahaya 4. Sistem optik 5. Detektor 6. Proses sinyal dan penunjukan (display) Dalam tujuan khusus, komponen-komponen dipilih dan direncanakan sesuai dengan tujuan pengukuran atau penelitian, dalam daerah panjang gelombang khusus dan jarak maksimum yang dapat dideteksi. Pada umumnya sistem pengukuran dengan menggunakan IRED, semua didasarkan dari bentuk umum, yaitu : 1.

Sistem Pengukuran pasif,

2.

Sistem pengukuran Aktif.


II.3.1. Sistem Pengukuran IRED Pasif Sistem pengukuran pasif, yaitu sistem yang hanya mendeteksi radiasi (pancaran) secara alami, yang dikirimkan oleh sumber, untuk pembahasan ini rasanya kurang efektif karena putaran yang akan diukur belum tentu berada dialam terbuka. Sistem Optik

Back Ground

Detektor Sumber

Proses Signal & Display

IR

Gambar 2.29. Blok diagram sistem pengukuran IRED passip

II.3.2. Sistem Pengukuran IRED Aktif Sistem pengukuran aktif, digunakan dengan menggunakan sumber-sumber buatan, untuk menyinari sasaran yang kemudian dipantulkan kembali ke sistem detektor, seperti diagram berikut. Filter Sumber I R

Udara / atmosfer

Sistem Optik Detektor Proses Signal & Display

Sasaran yang diterangi / diukur

Gambar 2.30. Pengukuran Infra Red sistem Aktif


BAB III TACHOMETER DIGITAL

Tachometer merupakan alat yang digunakan untuk mengukur suatu putaran, sehingga di ketahui nilai dari putaran tersebut. Dalam hal ini tachometer yang dibahas berupa Tachometer Digital, dimana output dari hasil pengukuran tersebut berupa angka yang dapat langsung dipahami oleh si pembaca. Bab ini akan membahas fungsi rangkaian serta komponen yang digunakan pada masing-masing rangkaian, untuk memudahkan kita memahami cara kerja rangkaian pada masing-masing blok rangkaian. Dibagi atas 5 (lima) rangkaian yakni, rangkaian input, rangkaian pintu utama, rangkaian clock/time base, rangkaian kontrol dan rangkaian penghitung (counter). 3.1. Rangkaian Input Rangkaian ini merupakan rangkaian awal dari proses pengukuran terhadap suatu putaran sehingga menghasilkan output yang dapat digunakan oleh rangkaian lainnya, rangkaian ini terdiri dari beberapa komponen elektronik, seperti pada gambar di bawah. VCC +5 VOLT +

VCC +5 VOLT

TIL 81 PIRINGAN C

5K2

100

B E C

10 μf

E 2

B

15 TIL 31

POROS

1

LM 386 3 4

1 2 4

8

5

7

SN 7413

5 6

14

6

10 K +

PS 9 VOLT

RANGKAIAN INPUT

Ke IC SN 7400

Gambar 3.1. Rangkaian Input


Rangkaian input terdiri dari : 1. Sensor (transmitter, receiver dan tahanan). 2. Penguat (Amplifier) 3. Schmitt Trigger Dalam bentuk blok bagian dapat kita gambar seperti di bawah ini :

Sensor

Amplifier

Schmitt Trigger

Gambar 3.2. Rangkaian Input secara blok untuk lebih jelasnya akan di bahas pada bab selanjutnya satu per satu rangkaian tachometer digital.

3.2. Rangkaian Pintu Utama (Main Gate) Rangkaian pintu utama terdiri dari ¼ IC SN7400, fungsi pintu utama adalah melewatkan dan menahan pulsa yang masuk kepadanya. Bagian dalam IC SN7400 adalah Nand gate, ini berarti bila salah satu input nol (0) maka outputnya akan satu (1). Membuka dan menutupnya Nand Gate diatur oleh time base, yang mana besarnya diatur sesuai dengan kebutuhan. Output dari pintu utama akan merupakan input bagi counter yang akan menghitung besarnya pulsa tersebut.

Pulsa yang akan diukur

¼ IC SN7400

Time Base

Gambar 3.3. Rangkaian Pintu Utama


3.3. Rangkaian Clock (Rangkaian Pulsa) Rangkaian ini terdiri dari beberapa IC, Oscilator dan komponen passip, fungsinya untuk membangkitkan frekuensi 1 MHz stabil. Ini dihasilkan dari IC SN7400, oscilator, tahanan dan kondensator. IC yang lain yaitu SN7490 berfungsi sebagai pembagi 10 dan 2, sehingga dihasilkan frekuensi yang diinginkan. Output dari rangkaian clock ini merupakan salah satu input bagi rangkaian pintu utama yaitu time base (gating time), selain itu berfungsi sebagai output rangkaian input bagi rangkaian kontrol.

VCC +5 VOLT Ke IC 7490, PIN 14 14 13 12 11 10 9 8 IC 7400 1 2 3 4 5 6 7

1K

220 nF 2K2

XTAL 1K 1M

14 2 3 6 7 10 11 14

Dari IC 7400

7490

1

12

5

7490 1

100 K Hz

11 14

7490

11 14

7490

11

14

1 12 12 1 12 5 1 5 5 50 K Hz 10 K Hz 5 K Hz 1 K Hz 500 Hz 100 Hz

11 14

7490 12

1

5

50 Hz

10 Hz

12 5 Hz

2 3 6 7 10

11 14

7490 5

7490 1

1 Hz

12

11

5 0,1 Hz

0,5 Hz

500 K Hz

VCC + 5 VOLT

Gambar 3.4. Rangkaian Clock


3.4. Rangkaian Kontrol Rangkaian terdiri dari 2 (dua) buah IC 74121, tahanan dan kondensator yang berfungsi untuk memberikan pulsa set dan reset (latch dan strobe) ke rangkaian counter bagian memori yaitu IC 7475, tujuan dari pada pemberian pulsa ini agar memori dapat menyimpan sejenak pulsa dan kemudian melepasnya kembali untuk dihitung besarannya. Dan bersamaan dengan itu IC 7475 siap kembali menerima pulsa yang baru akan diukur besarnya, pada saat itu juga display siap memperlihatkan hasil pengukuran.

VCC +5 VOLT

R Ext

14

13

12

VCC +5 VOLT

C Ext

11

10

9

8

R Ext

SN 74121

1

2

13

14

12

C Ext

11

10

9

8

SN 74121

3

4

5

6

Q

Q

Q

Q

7

1

NC

2

3

4

5

6

7

NC KE DECODER COUNTER DARI TIME BASE

KE MEMORY STOBE DARI TIME BASE

Gambar 3.5. Rangkaian Kontrol


3.5. Rangkaian Penghitung (Counter) Rangkaian penghitung (counter) ini merupakan tempat memproses pulsa yang akan diukur dan sekaligus memperlihatkan hasil pengukuran pada display, dalam bentuk desimal yang dapat dibaca langsung. Rangkaian ini terdiri dari beberapa IC yaitu: IC SN7490, SN7475, SN7447 dan seven segmen.

220

1x7

220

1x7

220

1x7

220

1x7 Vcc

16

7447

4

6

2

1

8 7

15

9

10

16

Clock dari Pintu Utama

3

7

6

2

12

11

9

8

14

7447

4

2

1

8 7

15

9

10

16

5

3

7

6

2

12

11

9

8

14

6 7 10 4

16

7447

4

2

1

8 7

15

9

10

16

5

6 7 10 4

3

7

6

2

12

11

9

8

14

7447

5

7490 2 3

+5V

16

6

2

1

8 7

4

15

9

10

16

13

3

7

6

2

12

11

9

8

12 5

7475 13

7490 2 3

6

12 5

7475 13

7490 2 3

6

12 5

7475 13

16

7475

14

6 7 10 4

Clock dari 12 IC 74121 Reset 5

5

7490 2 3

6 7 10 4

Vcc +5V

Set

Gambar 3.6. Rangkaian Penghitung (Counter)


BAB II TINJAUAN PUSTAKA. motor atau mobil dipandang sudah cukup teliti, namun untuk keperluan lain

Recommend Documents