DETEKSI KENDARAAN BERSIRINE PADA SISTEM PRIORITAS LAMPU LALU LINTAS

DETEKSI KENDARAAN BERSIRINE PADA SISTEM PRIORITAS LAMPU LALU LINTAS

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat Memperoleh gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Elektro

Disusun oleh: ALOYSIUS JOKO TRI ISMANTO NIM : 005114064

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2007

i

SIRENE DETECTION AT TRAFFIC LIGHT PRIORITY SYSTEM FINAL PROJECT Presented as Partial Fulfillment of the Requirements To Obtain the Sarjana Teknik Degree In Electrical Engineering

By : ALOYSIUS JOKO TRI ISMANTO Student ID Number : 005114064

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM ELECTRICAL ENGINEERING DEPARTMENT ENGINEERING FACULTY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA 2007

ii

TUGAS AKHIR

DETEKSI KENDARAAN BERSIRINE PADA SISTEM PRIORITAS LAMPU LALU LINTAS

Disusun oleh: ALOYSIUS JOKO TRI ISMANTO NIM : 005114064

Telah disetujui oleh:

Dosen Pembimbing

Ir. Iswanjono MT

Tanggal:

iii

TUGAS AKHIR DETEKSI KENDARAAN BERSIRINE PADA SISTEM PRIORITAS LAMPU LALU LINTAS Disusun oleh ALOYSIUS JOKO TRI ISMANTO NIM : 005114064

Telah dipertahankan di hadapan Panitia Penguji pada tanggal: 31 Januari 2007 dan dinyatakan memenuhi syarat Susunan Panitia Penguji Nama Lengkap Ketua

Tanda Tangan

: Wiwien Widyastuti, S.T., M.T.

Sekretaris : Ir. Iswanjono, M.T. Anggota

: B. Djoko Untoro S., S.Si., M.T.

Anggota

: Damar Wijaya, S.T., M.T.

Yogyakarta, 2007 Fakultas Teknik Universitas Sanata Dharma Dekan Fakultas Teknik,

Ir. Greg Heliarko, S.J.,S.S.,B.S.T.,M.A.,M.Sc.

iv

Pernyataan Keaslian Karya ”Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir yang saya tulis ini tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah”.

Yogyakarta, 23 Maret 2007 Penulis

Aloysius Joko Tri Ismanto

v

Tuhan adalah sumber segalanya. Berusahalah dan jangan putus asa dalam meraih apa yang kamu inginkan. Disertai doa, percaya, dan berprasahlah pada-Nya niscaya Tuhan akan memberi kelegaan dan keberhasilan. (Al. Joko T)

Karya ini kupersembahkan untuk :

Tuhanku Yesus Kristus dan Bunda Maria (terima kasih atas berkat dan rahmatnya) Kedua orang tuaku: Bapak dan Ibu ku yang selalu tiada henti memberiku doa, kekuatan serta semangat, kasih sayang serta segalanya yang aku butuhkan.

vi

Kedua kakakku: Fx.Purwanto dan Y. Iwan K Terima kasih dukungannya. Tidak terlupa juga mbak Santi : terima kasih dukungannya. Ponakanku : ”si Kembar” Elma & Elsa yang selalu menghiburku dengan gangguan dan keceriaanmu. Almarhum / mah eyang kakung dan putri semuanya yang telah memberiku semangat untuk menyelesaikan kuliah. Almamaterku......

vii

INTISARI Deteksi kendaraan bersirine pada sistem prioritas lampu lalu lintas merupakan alat yang berfungsi untuk mendeteksi suara sirine yang melintas dari arah tertentu. Apabila sensor menangkap adanya suara sirine maka akan diteruskan untuk menyalakan lampu hijau pada lampu pengatur lampu lalu lintas. Alat ini terdiri dari sensor, penguat, tapis pelewat rendah dan tinggi, pembanding, mikrokontroler, dan rangkaian keluaran yaitu seperangkat lampu pengatur lalu lintas. Sensor yang dipakai adalah mikropon jenis kondensor. Penguat digunakan untuk penguatan tegangan yang keluar dari mikropon. Untuk melewatkan frekuensi rendah dan frekuensi tinggi dari suara sirine menggunakan tapis frekuensi. Pembanding berfungsi untuk membandingkan tegangan dari keluaran tapis dengan tegangan referensi yang akan diteruskan ke mikrokontroler yang berfungsi sebagai pengendali utama. Untuk rangkaian keluaran menggunakan seperangkat lampu pengatur lalu lintas. Hasil akhir pada perancangan alat ini adalah seperangkat lampu pengatur lalu lintas yang memberikan prioritas pada kendaraan bersirine. Apabila terdapat kendaraan yang membunyikan sirine dari arah tertentu, maka lampu hijau akan menyala pada sisi atau jalur yang dilalui oleh kendaraan bersirine tersebut. Kata kunci : mikropon kondensor, penapis lolos rendah dan lolos tinggi, pembanding.

viii

ABSTRACT The detection of vehicle with sirene in the traffic light priority system is a device to detect siren sound quickly passing by from certain direction. If the censor catches such sirene sound, the green lamp of a traffic light will be turn on. The device consist of a censor, amplifier, high pass and low pass filter, comparator, microcontroller, and output circuit, which is a set of traffic light controller. The censor used is a microphone condenser. The amplifier is applied to have voltage gain from the microphone. To overcome high and low frequency of sirene sound, the device applies the frequency filter. The comparator functions is to compare voltage from output of filter with voltage reference which will be carried on to the microcontroller functioning as the main controller. The device applies a set of traffic light controller as the output circuit. The final result for arrangement of this device is a set of traffic light controller which gives priority for a vehicle with sirene. If there is a vehicle ringing its siren from certain direction, the green lamp of the traffic light will be on at lane or side in which the vehicle will pass by. Keyword : condenser microphone, high pass and low pass filter, comparator.

ix

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa, oleh karena kasih dan penyertaan-Nya sehingga penulis dapat meyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul “Deteksi kendaraan bersirine pada sistem prioritas lampu pengatur lalu lintas”. Tugas Akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana pada jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Sanatha Dharma Yogyakarta. Tersusunnya tugas akhir ini tidak terlepas dari bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini tidak lupa penulis mengucapkan terima kasih yang dalam kepada : 1. Bapak Ir. Iswanjono, M.T., selaku Dosen Pembimbing yang telah banyak memberikan bimbingan dan pengarahan hingga tugas akhir ini dapat tersusun. 2. Bapak Damar Wijaya, S.T., M.T.,selaku Dosen Penguji yang telah memberikan masukan, petunjuk dan saran. 3. Ibu Wiwien Widyastuti, S.T., M.T., selaku Dosen Penguji yang telah memberikan masukan dan saran. 4. Bapak B. Djoko Untoro S., S.Si, M.T., selaku Dosen Penguji yang telah memberikan masukan dan saran. 5. Bapak dan Ibuku : Ant Sukidjan dan Ch. Mujirah atas doa, dukungan semangat serta kasih sayang dan memberiku apa yang aku butuhkan (material dan sepiritual). 6. Kedua Kakakku : Fx. Purwanto dan Y. Iwan K terima kasih atas dukungannya. 7. Mbak Santi : terima kasih dukungannya. 8. Ponakakanku ”si Kembar” Elma & Elsa, terima kasih telah menghiburku dengan gangguan dan keceriaanmu.

x

9. Almarhum/mah eyang kakung putri semuanya : terima kasih petuah dan dorongan sebelum meninggal agar aku bisa lulus kuliah dan jadi orang yang berguna. 10. M. Kristiani Listya Dewi dan Ibu Sarjilah yang selalu memberiku dorongan doa dan semangat agar bisa menyelesaikan kuliah. 11. Teman tim-ku Bowo : terima kasih tempat, bantuan, curhat, keluh kesah dan segalanya prend, tomorow never day prend......!. Danang ”koplo” dan David : terima kasih kerja samanya meski kaliyan jarang kumpul dengan berbagai alasan dan tim kita jadi ”ugal-ugalan”. 12. Ludoni ”iyung”, Aan ”bodonk”, Yosep, Hendry ”tangkur”, terima kasih bantuannya. 13. Teman-teman seperjuangan TA : Aas ”ganyonk”, Agung ”greg”, Harry ”putter”, Marcelinus Sigit, Jadmiko ”plentit”, Wahyu ”stoncold”, Nico, Sigit ”boss”, Suryo. Terima kasih kerjasamanya. 14. Teman ex. Kontrakanku : Puguh ”kumis” Setiawan, Victor ”ucok” Simorangkir, Fredy. Terima kasih coy, together in one bottle prend......? 15. Anak-anak kos-kosan XXX : Christoper, Wahyu, Paul, Sadiman, Dasry ”gothet”, Angga ”waunx”, Arnanto. Terima kasih tempat dan bantuannya. 16. Teman-teman seperjuangan TIM PHK A2 : Andre ”cutek”, Koko, Frengky, Indra, Hernomo, Yayuk, Sulis, Liong, Andry, Eva, Suryani ”butet”, Nendy, Galuh. Terima kasih kerjasamanya prend. 17. Semua teman-teman TE angkatan 2000 dan teman-temanku semua yang tidak bisa disebut satu persatu. Terima kasih semua bantuannya. Semoga Tuhan membalas segala kebaikan yang telah diberikan kepada penulis. Penulis sungguh sangat menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam pembuatan dan penyusunan Tugas Akhir ini, maka dari itu segala saran dan kritik yang bersifat membangun sangat diharapkan penulis.

Yogyakarta, Maret 2007

Penulis

xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ........................................................................................

i

HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING ............................................. iii HALAMAN PENGESAHAN........................................................................... iv HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ..................................... v HALAMAN PERSEMBAHAN ....................................................................... vi INTISARI ................ ......................................................................................... vii ABSTRACT .............. ......................................................................................... viii KATA PENGANTAR....................................................................................... ix DAFTAR ISI............ ......................................................................................... xi DAFTAR TABEL ... ......................................................................................... xiv DAFTAR GAMBAR......................................................................................... xv DAFTAR LAMPIRAN..................................................................................... xvi BAB I PENDAHULUAN ...........................................................................

1

1.1 Judul ........................................................................................................

1

1.2 Latar Belakang .........................................................................................

1

1.3 Rumusan masalah ....................................................................................

2

1.4 Batasan masalah ......................................................................................

2

1.5 Tujuan penelitian .....................................................................................

3

1.6 Manfaat ....................................................................................................

3

xii

BAB II DASAR TEORI ..............................................................................

4

2.1 Mikropon kondensor ...............................................................................

4

2.2 Penguat tak membalik .............................................................................

4

2.3 Penapis ....................................................................................................

6

2.3.1 Tapis pelewat rendah ....................................................................

8

2.3.2 Tapis pelewat tinggi .......................................................................

8

2.4 Pembanding (comparator) .......................................................................

10

2.5 Relay ........................................................................................................

12

2.6 Rangkaian penggerak beban ....................................................................

14

2.7 Rangkaian keluaran .................................................................................

15

BAB III PERANCANGAN PERANGKAT KERAS ................................

17

3.1 Perancangan penguat tak membalik ........................................................

17

3.2 Rangkaian tapis .......................................................................................

19

3.2.1 Rangkaian tapis pelewat rendah ....................................................

19

3.2.2 Rangkaian tapis pelewat tinggi ...................................................

20

3.3 Perancangan pembanding ........................................................................

22

3.4 Rangkaian penggerak relay .....................................................................

23

3.5 Rangkaian relay dan penampil lampu lalu lintas .....................................

24

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .....................................................

25

4.1 Hasil pengujian dan pembahasan ............................................................

25

4.2 Sensor dan penguat .................................................................................

25

xiii

4.3 Penapis ....................................................................................................

26

4.3.1 Penapis lolos rendah .......................................................................

26

4.3.2 Penapis lolos tinggi .........................................................................

28

4.4 Pembanding .............................................................................................

30

4.5 Driver relay .............................................................................................

31

BAB V PENUTUP .......................................................................................

32

5.1 Kesimpulan .............................................................................................

32

5.2 Saran .......................................................................................................

32

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xiv

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Susunan mikropon kondensor ....................................................

5

Gambar 2.2 Penguat tak membalik ................................................................

6

Gambar 2.3 Rangkaian tapis pelewat rendah pasif ........................................

9

Gambar 2.4 Tapis lolos rendah aktif orde dua ragam umpan balik ...............

10

Gambar 2.5 Rangkaian tapis pelewat tinggi pasif ..........................................

11

Gambar 2.6 Tapis lolos tinggi aktif orde dua ragam umpan balik .................

11

Gambar 2.7 Rangkaian pembanding non inverting dengan tegangan referensi .....................................................................................

13

Gambar 2.8 Kurva karakteristik input output pembanding ............................

13

Gambar 2.9 Relay ...........................................................................................

14

Gambar 2.10 Transistor sebagai penguat arus ...............................................

15

Gambar 3.1 Diagram blok sistem ..................................................................

17

Gambar 3.2 Rangkaian penguat tak membalik ..............................................

19

Gambar 3.3 Tapis pelewat rendah aktif .........................................................

20

Gambar 3.4 Tapis pelewar tinggi aktif ...........................................................

22

Gambar 3.5 Rangkaian pembanding dengan tegangan referensi ...................

23

Gambar 3.6 Rangkaian penggerak relay ULN2803 .......................................

23

Gambar 3.7 Rangkaian relay dan penampil lampu lalu lintas .......................

24

Gambar 4.1 Grafik tanggapan frekuensi LPF ................................................

28

Gambar 4.2 Grafik tanggapan frekuensi HPF ................................................

30

xv

DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Tegangan keluaran sensor setelah penguatan ................................

26

Tabel 4.2 Data pengujian tegangan keluaran rangkaian LPF ........................

27

Tabel 4.3 Data pengujian tegangan keluaran rangkaian HPF ........................

29

Tabel 4.4 Data pengujian tegangan keluaran pembanding ............................

30

Tabel 4.5 Data pengujian driver relay (ULN2803) dan kondisi relay .......... 31

xvi

DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Gambar rangkaian sensor, penguat, filter, pembanding ............

L1

Lampiran 2. Gambar rangkaian driver relay, dan lampu lalu lintas ..............

L2

Lampiran 3. Datasheet IC TL072 ..................................................................

L3

Lampiran 4. Datasheet IC LM741 .................................................................

L4

Lampiran 5. Datasheet IC ULN2803 ............................................................

L5

xvii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Judul Deteksi kendaraan bersirine pada sistem prioritas lampu lalu lintas

1.2 Latar Belakang Sampai saat ini kebanyakan lampu pengatur lalu lintas masih menggunakan time driven atau pewaktuan, dengan kata lain kondisi nyala lampu pada saat jam 8 pagi berbeda dengan kondisi nyala lampu pada saat jam 8 malam. Time driven tidak bisa mengatasi hal-hal khusus, misalnya apabila ada suatu kendaraan bersirine yang membunyikan sirine sewaktu mengawal iring-iringan kendaraan pejabat yang melewati suatu persimpangan. Saat itu lampu pengatur lalu lintas dalam kondisi merah, iring-iringan tersebut harus mendapat prioritas lebih dulu, sehingga petugas akan turun kejalan untuk mengatur kondisi itu. Event driven memungkinkan untuk mengatasi hal tersebut karena bekerjanya lampu pengatur lalu lintas secara otomatis dengan bantuan beberapa sensor. Event driven yaitu berdasar keadaan nyata saat itu. Pada penelitian ini, penulis membuat suatu sistem atau perangkat yang bisa mendukung kinerja lampu pengatur lalu lintas yang event driven, yaitu untuk mendeteksi suara sirine dari kendaraan bersirine dengan bantuan aplikasi mikrokontroler AT89S51 sebagai pendukungnya.

1

2

1.3 Rumusan Masalah Saat ini pertambahan jumlah kendaraan semakin meningkat tetapi sistem pengaturan lampu lalu lintas masih belum memadai, yaitu masih menggunakan sistem pewaktuan tanpa prioritas. Oleh karena jumlah kendaraan yang semakin meningkat, maka dibutuhkan sistem pengaturan lampu lalu lintas dengan kinerja yang menggunakan sistem prioritas. Yang diberikan prioritas disini adalah kendaraan yang bersirine, diantaranya adalah mobil ambulan, mobil polisi, mobil pemadam kebakaran, dan mobil iringiringan pejabat. Permasalahan yang muncul diantaranya : 1. Belum adanya prioritas untuk kendaraan bersirine pada sistem lampu pengatur lalu lintas. 2. Belum adanya sistem lampu pengatur lampu lalu lintas yang mensdeteksi sirine.

1.4 Batasan Masalah Permasalahan yang akan diangkat dalam penelitian dibatasi pada beberapa persoalan sebagai berikut : 1. Kendaraan bersirine yang membunyikan sirine sebelum melewati suatu persimpangan dari arah yang berbeda dan datangnya tidak bersamaan. 2. Yang dideteksi adalah suara sirine bukan kendaraannya. 3. Frekuensi dari sirine yang tertangkap oleh sensor tidak terganggu dengan frekuensi derau.

3

4. Suara sirine yang dipakai adalah suara sirine khusus yang dipakai pada penelitian ini bukan suara sirine yang dipakai pada kendaraan pada umumnya. 5. Penelitian ini hanya merancang dan menganalisa perangkat keras dan mikrokontroler hanya sebagai pendukung saja.

1.5 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian adalah : 1. Membuat miniatur (prototipe) perangkat keras sistem prioritas lampu lalu lintas untuk mendeteksi suara sirine dari kendaraan bersirine dengan bantuan aplikasi mikrokontroler AT89S51. 2. Merancang suatu rangkaian elektronika yang dapat bekerja secara otomatis untuk mengatur lampu lalu lintas. 3. Membuat sistem pengendali lampu lalu-lintas yang dapat memberikan prioritas pada suatu kendaraan yang diutamakan yaitu kendaraan bersirine.

1.6 Manfaat Membuka wawasan bagi penggemar mikrokontroler untuk mengaplikasikan mikrokontroler untuk kepentingan umum, yang salah satunya adalah untuk mendeteksi suara sirine kendaraan.

BAB II DASAR TEORI

Sistem prioritas lampu pengatur lampu lalu lintas untuk mendeteksi suara sirine dari kendaran bersirine terdiri dari beberapa bagian, yaitu sensor suara, penguat operasional (op-amp), rangkaian tapis lolos rendah (Low Pass Filter), rangkaian tapis lolos tinggi (High Pass Filter), rangkaian pembanding (comparator), mikrokontroler dan perangkat lampu pengatur lalu lintas. Sensor suara yang digunakan adalah mikropon. Penguat operasional untuk penguatan tegangan keluaran dari sensor. Tapis pelewat rendah (LPF) berfungsi meloloskan frekuensi rendah sedangkan tapis pelewat tinggi (HPF) untuk meloloskan frekuensi tinggi. Pembanding berfungsi sebagai pembanding tegangan masukan pembanding dengan tegangan referensi. Mikrokontroler merupakan kendali utamanya. Sedangkan untuk tampilan keluaran sistem akan menggunakan perangkat lampu lalu lintas.

2.1 Mikropon kondensor Mikropon (mic) berfungsi untuk menangkap suara sirine dari suatu kendaraan yang melintas. Mikropon yang digunakan adalah mikropon jenis kondensor. Mikropon kondensor dipilih karena memiliki kepekaan yang sangat teliti (fidelity), tetapi dengan fidelity yang tinggi tersebut suara-suara dari derau kendaraan juga akan terekam.

4

5

Mikropon kondensor adalah jenis elektret dengan diafragma (penggetar) merupakan selembar bahan bukan penghantar yang tersalut pelat logam atau alumunium yang dirapatkan. Penggetar dan pelat logam membentuk kapasitas, akan berubah-ubah apabila penggetar terkena getaran dari sumber suara. Susunan mikropon kondensor terlihat pada Gambar 2.1. Mikropon lalu ditata dengan selembar kasa logam tipis menghadap diafragma dengan sisi dari diafragma dilapisi tipis dengan logam. Bila gelombang suara menggetarkan diafragma, maka kapasitor antara diafragma dan kasa logam akan berubah. Perubahan kapasitansi ini akan membentuk sebuah gelombang tegangan atau arus yang dapat disalurkan dari hubungan-hubungan tadi. Mikropon dikemas dalam suatu wadah akustik yang dirancang untuk menahan resonansi dan untuk membuat respon yang halus terhadap jangkauan audio.

Diafragma

Isolator

Kontak (Ujung Keluaran)

Gambar 2.1 Susunan mikropon kondensor

6

2.2 Penguat tak membalik Penguat tak membalik digunakan untuk mengubah besarnya tegangan yang diterima oleh sensor suara. Penguat tak membalik digunakan karena memiliki impedansi masukan yang tinggi sehingga dapat dipergunakan untuk menghubungkan sebuah sumber dengan impedansi tinggi ke beban keluaran berimpedansi rendah. Selain itu, tegangan keluaran dari penguat tak membalik memiliki polaritas tegangan yang sama dengan masukannya. Konfigurasi dasar penguat tak membalik diperlihatkan pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2 Penguat tak membalik.

Dari Gambar 2.2 terlihat bahwa tegangan Vo mempunyai polaritas yang sama dengan tegangan masukannya (Vi), yaitu sama-sama mempunyai polaritas tegangan positif. Besarnya hambatan masukan dari terminal tak membalik (+) penguat operasioanal adalah besar sekali. Karena beda tegangan dari masukan membalik (+) dan masukan tak membalik (-) adalah nol, sehingga besarnya tegangan antara terminal (+) dan terminal (-) terhadap bumi (ground) mengikuti besarnya tegangan Vi. Pada kondisi ini, tegangan pada hambatan R1 terhadap bumi adalah sama dengan tegangan pada terminal (+). Dengan I adalah arus yang

7

melewati hambatan Rf dan Vi adalah tegangan masukan ke op-amp, sehingga arus yang mengalir pada R1 adalah :

I=

Vi R1

……………………….………………………….……(2.1)

Arah arus (I) tergantung pada polaritas Vi. Arus masukan ke terminal (-) op-amp tersebut dapat diabaikan. I mengalir melalui Rf dan penurunan tegangan yang melintasi Rf dinyatakan oleh VRf dengan persamaan :

VRf = I ( Rf ) =

Rf R1

x Vi ………………….……………….…..(2.2)

Dengan V Rf adalah tegangan pada hambatan Rf

Tegangan keluaran Vo didapat dengan menambahkan penurunan tegangan yang melintasi Rf, yaitu Vi, ke tegangan yang melintasi Rf, yaitu VRf, dan memberikan persamaan :

Vo = Vi +

Rf R1

Vi

.............………………………………….(2.3)

atau :

⎡ Rf ⎤ Vo = ⎢1 + ⎥ Vi ⎣ R1 ⎦

……………….…………………………..(2.4)

8

Dari persamaan 2.4, gain tegangan dihitung dengan :

ACL =

Rf Vo =1+ R1 Vi

………….………………………….…(2.5)

Dengan A CL adalah gain (penguatan tegangan)

2.3 Penapis Penapis adalah sebuah alat atau rangkaian yang meneruskan atau meloloskan arus listrik pada frekuensi-frekuensi atau jangkauan frekuensi tertentu serta menahan (menghalangi) arus listrik dengan frekuensi-frekuensi lainnya. Secara khusus, sebuah penapis aktif adalah suatu rangkaian penapis yang tersusun atas resistor-resistor dan kapasitor-kapasitor yang disertai suatu rangkaian penguat yang biasanya menggunakan penguat operasional (op-amp). Sedangkan penapis pasif hanya terdiri rangkaian inti penapis yang terdiri dari resistor, induktor, dan kapasitor.

2.3.1 Tapis pelewat rendah (Low Pass Filter : LPF) Tapis pelewat rendah atau low pass filter (LPF) adalah suatu rangkaian yang berfungsi meloloskan frekuensi rendah dan menahan frekuensi diatas frekuensi cut-off. Rangkaian LPF secara sederhana terdiri rangkaian RC seperti Gambar 2.3.

9

R

Vin

C

Vout

Gambar 2.3 Rangkaian tapis pelewat rendah (LPF) pasif.

Frekuensi cut-off (fc) dapat dicari dengan persamaan :

fc =

1 (Hz)………...………….………………..……..(2.6) 2πRC

Dengan f c adalah frekuensi cut-off

Tegangan keluaran (Vout) sebagai fungsi frekuensi masukan dinyatakan dengan : Vout =

1 f 1+ f0

xVin …………….……………..………….…(2.7)

Jika nilai C semakin kecil, maka frekuensi cut-off semakin tinggi (hanya tegangan frekuensi tinggi yang diratakan, maksudnya tegangan frekuensi tinggi pada LPF = 0) dan sebaliknya jika nilai C diperbesar, maka frekuensi cut-off akan semakin rendah. Agar tapis lolos rendah pasif dapat menjadi tapis lolos rendah aktif, rangkaian RC dikombinasi dengan op-amp. Tapis lolos rendah aktif orde dua ragam umpan balik ditunjukkan pada Gambar 2.4.

10

R4 C2

2 3

+

R2

-

R1 Vi

6

Vo

LM741

C1

Gambar 2.4 Tapis lolos rendah (LPF) aktif orde dua ragam umpan balik

Dari gambar 2.4 tersebut diatas frekuensi cut- off dinyatakan dengan :

ω

C

=

fC =

1 ( R 2 R 4C 3C 5 )

1

2

1 2 π ( R 2 R 4C 3C 5 )

1

Hz ……………………….(2.8) 2

Penguatan pada LPF dinyatakan dengan :

Av =

R4 ...................................................................................(2.9) R1

2.3.2 Tapis pelewat tinggi (High Pass Filter : HPF) Rangkaian tapis pelewat tinggi hampir sama dengan rangkaian tapis pelewat rendah, yaitu rangkaian yang sama-sama menggunakan komponen RC Yang membedakan adalah tempat komponen R dan C saling bertukar tempat. Gambar sederhana rangkaian tapis pelewat tinggi pasif adalah seperti Gambar 2.5.

11

C R

Vin

Vout

Gambar 2.5 Rangkaian tapis pelewat tinggi (HPF) pasif.

Frekuensi cut-off (fc) dapat dicari dengan pesamaan : fc =

1 2 π RC

(Hz) ………………………………….…...(2.10)

Tegangan keluaran (Vout) sebagai fungsi frekuensi masukan dinyatakan dengan :

Vout =

1

f 1+ 0 f

xVin ………………………….…………….(2.11)

Tapis lolos tinggi pasif agar dapat menjadi tapis lolos tinggi aktif perlu dikombinasi dengan op-amp seperti ditunjukkan pada Gambar 2.6. C5

R5

C4

3 C

+

2

Vi

-

C3

6

Vo

LM741

R4

Gambar 2.6 Penapis lolos tinggi (HPF) aktif orde dua ragam umpan balik.

12

Dari gambar 2.6 tersebut diatas frekuensi cut-off dinyatakan dengan :

ωc =

fc =

1 ( R4 R5 C 4 C5 )

1

…..…………………………………………….(2.12) 2

1 2π ( R4 R5 C 4 C5 )

1

……………………………………………...(2.13) 2

Penguatan pada HPF dinyatakan dengan :

Av =

C5 ..............................................................................................(2.14) C3

2.4 Pembanding (Comparator) Pembanding (comparator) merupakan aplikasi op-amp yang tidak linear. Artinya Vout maksimum sebesar +Vsat atau –Vsat. Dalam rangkaian pembanding, kedua tegangan masukan pada op-amp dapat mempunyai nilai yang berbeda, sedangkan keluaran yang dihasilkan adalah pada salah satu daerah saturasi. Pembanding banyak macamnya, salah satunya adalah pembanding non inverting dengan tegangan referensi. Sebuah rangkaian dengan tegangan referensi Vref dipasangkan pada terminal masukan inverting dan sinyal masukan Vin pada terminal non inverting seperti ditunjukkan pada Gambar 2.7. Bila sinyal masukan lebih rendah dari tegangan referensi Vref, maka keluaran Vout akan sebesar tegangan saturasi negatif (-Vsat) dari op-amp tersebut. Begitu juga sebaliknya, bila sinyal masukan Vin lebih tinggi dari tegangan referensi Vref, maka tegangan

13

keluaran Vout akan sebesar tegangan saturasi positif (+Vsat), sehingga diperoleh kurva karakteristik input-output seperti Gambar 2.8

Vi 3

R1

2

Vref

+ -

1

Vo

TL072

R2

Gambar 2.7 Rangkaian pembanding non inverting dengan tegangan referensi

Vout

+Vsat

Vref Vin

- Vsat

Gambar 2.8 Kurva karakteristik input-output

Secara matematis operasi dari pembanding non inverting dapat dinyatakan sebagai berikut : Jika Vin > Vref, maka Vout = + Vsat Jika Vin < Vref, maka Vout = - Vsat

14

Dari Gambar 2.7 tegangan Vref dapat dicari dengan persamaan : Vref =

R2 xVin ………………………………………...(2.15) R1 + R 2

Dengan Vin adalah tegangan yang masuk ke tegangan Vref (terminal inverting)

2.5 Relay Relay merupakan suatu saklar yang bekerja berdasar sistem elektro magnetis untuk mengoperasikan seperangkat kontak. Relay terdiri atas kumparan kawat penghantar yang digulung pada former teras magnet. Apabila kumparan diberi arus, maka medan magnet yang dihasilkan kumparan akan menarik pengungkit yang berfungsi sebagai penutup atau pembuka kontak. Gambar relay dapat dilihat pada Gambar 2.9.

COM

5

NC

4

NO

3 1 2

Gambar 2.9 Relay

Relay akan bekerja apabila dikendalikan atau diberi tegangan dari luar. Pada relay terdapat 2 jenis keadaan normal sebelum terpengaruh kontrol dari luar, yaitu : 1. Normally open (NO) yaitu keadaan awal kontaktor terbuka. 2. Normally close (NC) yaitu keadaan awal kontaktor tertutup.

15

2.6 Rangkaian penggerak beban (driver) Penggerak beban digunakan untuk menyalakan beban yang membutuhkan arus besar seperti relay. Fungsi dari penggerak beban adalah untuk penguat arus yaitu untuk memperkuat arus masukan agar dapat menggerakkan beban keluaran. Penggerak sederhana biasanya berupa rangkaian transistor common emitter yang terlihat seperti Gambar 2.10. VCC

RL

Ic Rb

Vin

hfe Ib

V BE

Ie

Gambar 2.10 Transistor sebagai penguat arus

Dari gambar 2.10 beban yang akan dikontrol (RL) ditempatkan pada kaki kolektor. Dengan Ib adalah arus pada basis, Rb hambatan pada basis, VBE = 0,7 untuk transistor silicon, maka arus masukan (Ib) dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut : Ib =

Vin − VBE ………………………………………………(2.16) Rb

Dengan Ic adalah arus pada kaki kolektor, hfe adalah konstanta penguatan arus (βdc), Ic (max) adalah arus maksimum yang dapat melewati kolektor saat

16

transistor ON, maka arus penggerak beban harus lebih kecil dari Ic (max) dan dinyatakan dengan : Ic = Ib x hfe ………………………………………………...(2.17)

2.7 Rangkaian keluaran Rangkaian keluaran dari sistem ini adalah lampu pengatur lalu lintas (traffic light). Lampu lalu lintas keluaran berdasar 4 posisi yaitu utara, timur, selatan, dan barat. Maka lampu keluaran disini dibutuhkan 12 lampu (4 merah, 4 kuning, 4 hijau). Secara umum lampu lalu lintas telah diatur penyalaannya sehingga tiap lampu menyala secara berturutan

BAB III PERANCANGAN PERANGKAT KERAS

Pada perancangan, sistem yang akan dibuat terlihat seperti dalam diagram blok Gambar 3.1 :

Sensor 1

Tapis Rendah dan Tapis Tinggi

Penguat

Pembanding (comparator)

M I K R O K O N T R O L E R

Out

Gambar 3.1 Diagram blok sistem

Dari diagram blok Gambar 3.1, penulis hanya merancang dan menganalisa perangkat keras selain mikrokontroler. Perangkat keras dan lunak mikrokontroler tidak dibahas pada penelitian ini.

3.1 Perancangan Penguat Tak Membalik Pada perancangan digunakan penguatan sebesar 250 kali, karena keluaran dari mikropon terlalu kecil. Digunakannya penguatan 250 kali adalah untuk masukan IC op-amp rangkaian berikutnya (filter) membutuhkan tegangan input

17

18

sebesar ± 15 volt (datasheet). Untuk keluaran tegangan dari penguat yang diinginkan adalah ± 3 volt (untuk tegangan masukan mikrokontroler logika 1). Keluaran tegangan dari sensor (mic) yaitu untuk Vcc +12 volt frekuensi 1000 Hz, amplitudo tegangan keluaran sensor adalah 0,026 Vpp (terukur) dan untuk frekuensi 3000 Hz, amplitudo tegangan keluaran sensor adalah 0,16 Vpp (terukur). Maka untuk mendapatkan tegangan keluaran dari penguat sebesar ± 3 volt diperlukan penguatan ± 250 kali. Sehingga tegangan yang dihasilkan oleh penguat tak membalik adalah 250 kali tegangan sensor. Dengan ACL = 250 dan dipilih R1 = 1 KΩ, maka dari persamaan 2.5 dapat dicari nilai Rf sebagai berikut : ACL = 1 +

250 = 1 +

Rf R1 Rf 1

R f = 249 KΩ

Karena resistor dengan hambatan 249 KΩ dipasaran tidak tersedia maka dipilih resistor dengan hambatan yang mendekati, yaitu 240 KΩ.

Perancangan ini menggunakan hambatan R1 1 KΩ dan Rf 270 KΩ seperti pada Gambar 3.2 :

19

Gambar 3.2 Rangkaian penguat tak membalik

3.2 Rangkaian tapis 3.2.1 Rangkaian tapis pelewat rendah (Low Pass Filter : LPF) Rancangan tapis pelewat rendah aktif menggunakan IC LM741 yang tidak melakukan penguatan tegangan (penguatan Av = 1). LPF aktif ini menggunakan komponen R dan C serta digabungkan dengan sebuah op-amp jenis IC LM741. Komponen LPF ditentukan dengan menggunakan perhitungan seperti persamaan 2.8. frekuensi cut-off yang diinginkan adalah pada 1000 Hz,

R2 = R4 = 2,6 KΩ dan C 5 = 22 nF maka C 3 = yang dibutuhkan : fC =

1000 =

6280 =

1 2 π ( R 2 R 4C 3C 5 )

1

Hz 2

1 2π (2600 x 22 x10 −9 xC3 ) 2

1 (0.14872 xC3 )

2421,833778 = C 3 = 17 μF

1

2

1 (C 3 )

1

2

1

2

20

Karena kapasitor dengan kapasitansi 17 µF tidak tersedia di pasaran maka dipakai

C1 = 18 µF. perancangan penguatan pada penapis yang diinginkan adalah 1, dari persamaan 2.9 didapatkan :

Av =

R4 = 1, maka R4 = R1 = 2,6 KΩ R1

Dari perhitungan diatas dapat disusun rangkaian tapis pelewat rendah aktif seperti Gambar 3.3. R4 2,6K

2,6K

2,6K

Vi

C2 22nF 2 3

+

R2

-

R1

6

Vo

LM741

C1 18uF

Gambar 3.3 Rangkaian tapis pelewat rendah aktif.

3.2.2 Rangkaian tapis pelewat tinggi (High Pass Filter : HPF) Tapis pelewat tinggi hampir sama dengan tapis pelewat rendah yaitu menggunakan komponen R, C dan op-amp tapi letaknya berbeda. HPF ini juga menggunakan op-amp jenis IC LM741. Komponen HPF ditentukan dengan menggunakan perhitungan seperti persamaan 2.13. Frekuensi cut-off yang diinginkan adalah pada 3000 Hz, C 4 = C5 = 33nF dan R5 = 10 KΩ , maka R4 yang dibutuhkan :

21

fc =

3000 =

18840 =

1 2 π ( R 4 R 5C 4C 5 )

1

2

Hz

1 2π (33 x10 − 9 x 33 x10 − 9 x10000 xR 4 )

1

2

1 (1,089 x10 −11 xR4 )

0,062172 =

1

2

1 R4

16,08441 = R4

1

1

2

2

R4 = 258,708Ω

Karena resistor 1% dengan hambatan 258,708 Ω tidak tersedia dipasaran, maka dipakai resistor dengan hambatan terdekat yaitu 261 Ω. Penguatan (gain) yang diinginkan pada perancangan adalah 1, maka dari persamaan 2.14 didapat perhitungan untuk C 3 .

Av =

C5 = 1 , maka C 3 = 33nF C3

Dari perhitungan diatas maka dapat digambarkan suatu rangkaian HPF aktif seperti Gambar 3.4

22

C5

33nF R5

10K

C4

33nF

33nF

3

+

2

Vi

-

C3

6

Vo

LM741

R4

258

Gambar 3.4 Tapis pelewat tinggi aktif

3.3 Perancangan pembanding (Comparator) Rangkaian pembanding dalam perancangan menggunakan rangkaian pembanding non inverting dengan tegangan referensi yang mengaplikasikan IC op-amp TL072. Tegangan referensi yang diinginkan adalah 3 volt. R1 yang digunakan adalah 2,2 KΩ dan Vcc = +5 V, maka dengan persamaan 2.15 nilai R2 dapat dicari sebagai berikut :

Vref =

R2 xVin R1 + R2

⎛ ⎞ R2 ⎟⎟ x5 3 = ⎜⎜ + R 2200 2 ⎠ ⎝

6600 + 3R2 = 5R2 R2 = 3300 Ω

23

Vi dari filter

3

R1

VCC

+5V

+

2

2K2

-

1

Vo

TL072

R2 3K3

Gambar 3.5 Rangkaian pembanding dengan tegangan referensi

Dari Gambar 3.5 terlihat bahwa untuk masukan ke Vref dipakai pembagi tegangan untuk menurunkan tegangan. Karena Vref yang diinginkan +3 volt dan Vcc yang dipakai adalah +5 volt, maka untuk mendapatkan tegangan referensi +3 volt menggunakan pembagi tegangan.

3.4 Rangkaian penggerak relay Untuk penggerak relay digunakan rangkaian transistor penguat arus yang terintegrasi dalam IC ULN2803. Sebuah IC memiliki 8 pasang transistor Darlington. Rangkaian penggerak relay diperlihatkan pada Gambar 3.6.

IN Dari uC

1 2 3 4 5 6

1 2 3 4 5 6 7 8

IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 IN8

OUT1 OUT2 OUT3 OUT4 OUT5 OUT6 OUT7 OUT8

9

GND

COM 10

18 17 16 15 14 13 12 11

1 2 3 4 5 6

OUT Ke Relay

+12V

Gambar 3.6 Rangkaian penggerak relay ULN2803

24

Relay yang dipakai dalam perancangan ini adalah relay 12 V SPDT (Single Pole Double Throw ). Tegangan keluaran dari mikrokontroler untuk logika 1 adalah +5 volt. Tegangan masukan yang dibutuhkan rangkaian penggerak relay minimum agar dapat mencatu relay adalah 3,5 volt. Tegangan keluaran mikrokontroler (+5 volt) sudah dapat mencatu rangkaian penggerak relay (IC ULN2803).

3.5 Rangkaian relay dan penampil lampu lalu lintas (LL) Penampil yang digunakan adalah lampu pijar 12 volt. Untuk sebuah persimpangan 4 arah dibutuhkan 12 lampu, yaitu 4 lampu warna merah, kuning, hijau. Masing-masing lampu tersebut dihubungkan dengan relay yang terhubung dengan pin COM dan OUTPUT dari rangkaian penggerak relay (IC ULN2803) untuk pensaklarannya. Pin COM berfungsi sebagai sumber tegangan tetap 12 volt. Perancangan ini menggunakan relay SPDT 12 volt yang mampu dilewati arus hingga 3 ampere. Susunan rangkaian relay dan lampu lalu lintas terlihat pada Gambar 3.7.

1 2

LAMPU 12V

5

+12V

3 4 IN Dari ULN2803

2 1

1 2

RELAY

Gambar 3.7 Rangkaian relay dan penampil lalu-lintas

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Pada bagian ini akan ditunjukan hasil pengujian dan pembahasan sensor suara untuk mendeteksi suara sirine. Pengujian dan pembahasan ini bertujuan untuk menunjukan rancangan dari rangkaian sensor, penapis aktif lolos-rendah (low-pass), penapis aktif lolos tinggi (high-pass) dan pembanding (comparator). Adapun pengujiannya dilakukan dengan cara memberi masukan frekuensi dari function generator dengan frekuensi yang berbeda-beda pada sensor dan melihat tegangan keluaran tiap blok sistem. Frekuensi cut-off (fc) yang diinginkan sebesar 1000 Hz untuk penapis lolos rendah dan frekuensi cut-off (fc) sebesar 3000 Hz untuk penapis lolos tinggi.

4.1

Hasil Pengujian dan Pembahasan Pada bagian ini akan diamati bagaimana tegangan keluaran dari sensor dan

penguat, penapis aktif lolos rendah dan penapis lolos tinggi, pembanding serta driver relay. Pada penelitian ini yang diamati adalah tegangan keluaran data manual tanpa mikrokontroler.

4.2

Sensor dan penguat Sensor yang digunakan adalah mikropon kondensor. Rangkaian sensor

menggunakan catu tegangan +12 volt. Sumber suara yang dipakai adalah dari speaker yang dihubungkan langsung dengan function generator. Amplitudo frekuensi yang dipakai sebagai acuan adalah pada 10 Hz dengan amplitudo 2 Vpp.

25

26

Frekuensi yang digunakan sebagai sumber antara 1 KHz sampai dengan 3,5 KHz. Tegangan keluaran dari sensor setelah dikuatkan 250 kali terlihat dalam Tabel 4.1

Tabel 4.1. Tegangan keluaran sensor mic setelah penguatan. Masukan frekuensi (KHz)

Keluaran tegangan (Volt)

1 1,25 1,5 1,75 2 2,25 2,5 2,75 3 3,25 3,5

0,334 0,0796 0,178 0,4 0,158 0,158 0,088 0,184 0,244 0,133 0,140

Dari Tabel 4.1 terlihat bahwa tegangan keluaran yang dihasilkan setelah penguatan masih kecil, karena pada perancangan tegangan keluaran setelah penguatan yang diharapkan adalah ± 3 volt. Ini dikarenakan sumber frekuensi yang dipakai dengan amplitudo kecil. Agar diperoleh tegangan keluaran yang lebih besar, amplitudo sumber frekuensi diperbesar pula. Dengan tegangan keluaran seperti pada Tabel 4.1 belum bisa untuk mencatu rangkaian berikutnya.

4.3

Penapis

4.3.1

Penapis Lolos-Rendah (Low-Pass Filter) Pengujian ini menggunakan rangkaian penapis aktif lolos-rendah orde dua.

Sumber frekuensi yang digunakan adalah langsung dari function generator. Pengambilan data dengan masukan langsung dari function generator dengan

27

rentang frekuensi antara 10 Hz sampai 10 KHz, dengan amplitudo 5 Vpp. Tabel 4.2 adalah hasil dari pengujian penapis lolos-rendah.

Tabel 4.2. Data pengujian tegangan keluaran rangkaian penapis lolosrendah. Frekuensi (Hz) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1500 2000 2500 3000 5000 10000

Vin (Vpp) 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5

Vout (Vpp) 4,7 5 5 5 5 5 5,1 5,1 5,3 5,3 5,1 5 4,8 4,6 4,3 4 3,8 3,4 2,7 1,8 1 0,797 0,522 0,059 0,075

Penguatan (Vo/Vi) 0,94 1 1 1 1 1 1,02 1,02 1,06 1,06 1,02 1 0,96 0,92 0,86 0,8 0,76 0,68 0,36 0,36 0,2 0,159 0,1 0,011 0,015

Dari Tabel 4.2 terlihat bahwa frekuensi cut-off (fc) adalah 800 Hz. Penguatan rata-rata dari rangkaian LPF adalah 0,73. Dari perancangan, penguatan yang diinginkan adalahsebesar 0,27 (27%). Dengan penyimpangan 27% tersebut maka alat yang dibuat masih kurang bagus. Karena penyimpangan yang besar

28

tersebut, alat sering tidak bekerja sebagaimana mestinya.bila diamati nilai penguatan saat frekuensi masukan 1000 Hz dan 2000 Hz, maka dari data dapat diketahui nilai kemiringan kurva (roll-off) adalah 0,2 – 0,36 = - 0,16 volt/oktaf. Dari tabel 4.2 dapat dibuat grafik tanggapan frekuensi seperti Gambar 4.1

1.2

1

Vo/V1

0.8

0.6

0.4

0.2

0 1

10

100

1000

10000

frekuensi

Gambar 4.1 Grafik tanggapan frekuensi LPF

4.3.2

Penapis Lolos-Tinggi (High-Pass Filter) Pengujian ini menggunakan rangkaian penapis lolos-tinggi orde dua. Data

yang diambil dengan masukan langsung dari function generator. Rentang frekuensi yang digunakan antara 600 Hz sampai dengan 10 KHz. Data yang dambil diperlihatkan dalam Tabel 4.3.

29

Tabel 4.3. Data pengujian tegangan keluaran rangkaian penapis lolos-tinggi Frekuensi (KHz) 600 650 700 750 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 8000 9000 10000

Vin (Vpp) 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5

Vout (Vpp) 0,285 0,285 0,346 0,368 0,692 1,2 2,1 2,6 3,2 3,6 4 4,1 4,2 4,4 4,5 4,6 4,8 4,8 4,9 4,9

Penguatan (Vo/Vi) 0,057 0,057 0,069 0,074 0,138 0,24 0,42 0,52 0,64 0,72 0,8 0,82 0,84 0,88 0,9 0,92 0,96 0,96 0,98 0,98

Dari Tabel 4.3 terlihat bahwa frekuensi cut-off (fc) adalah mulai 3500 Hz. Penguatan rata-rata dari rangkaian HPF adalah 0,59. Dari perancangan penguatan tegangan yang diinginkan adalah 1. penyimpangan (error) yang terjadi adalah sebesar 0,41 (41%). Pada tapis lolos tinggi ini penyimpangan penguatan jauh lebih besar yang mencapai hampir setengahnya. Dengan penyimpangan yang begitu besar maka bias dipastikan alat yang dibuat adalah jauh dari sempurna. Bila diamati nilai penguatan saat frekuensi masukan 4000 Hz dan 8000 Hz, maka dari data tersebut dapat diketahui nilai kemiringan kurva (roll-off) adalah 0,96 -0,8 = 0,16 volt/oktaf. Dari table 4.3 dapat dibuat grafik tanggapan frekuensi seperti Gambar 4.2.

30

1.2 1

Vo / Vi

0.8 0.6 0.4 0.2 0 1

10

100

1000

10000

frekuensi

Gambar 4.2. Garfik tanggapan frekuensi HPF. 4.4.

Pembanding Pada pembanding digunakan tegangan referensi sebesar 3 volt karena

untuk memberi masukan tegangan ke mikrokontroler untuk logika 1 dibutuhkan tegangan antara +3 volt sampai +5 volt (tegangan aman logika 1). Untuk op-amp menggunakan catu +5 volt dan –5 volt yaitu untuk membatasi agar tegangan maksimum yang dikeluarkan oleh pembanding adalah antara +5 volt dan –5 volt. Tegangan yang dihasilkan oleh rangkaian pembanding dengan berbagai macam masukan terlihat dalam Tabel 4.4.

Tabel 4.4 Data pengujian tegangan keluaran pembanding Vin (volt)

Vout (volt)

0 1,5 3 4,5 5

- 3,8 -3,6 4,5 4,5 4,5

31

Dari data Tabel 4.4 terlihat bahwa untuk masukan kurang dari 3 volt (tegangan referensi) keluaran dari pembanding adalah minus (-) dan apabila tegangan masukan lebih dari 3 volt tegangan keluaran dari pembanding adalah +4,5 volt. Tegangan yang masuk ke mikrokontroler (logika 1) adalah antara +3 volt sampai +5 volt, maka untuk tegangan keluaran dari pembanding sebesar +4,5 volt tersebut sudah dapat mencatu mikrokontroler. Tegangan keluaran sudah sesuai dengan perancangan. Sinyal (tegangan) keluaran yang dihasilkan adalah gelombang kotak.

4.5

Driver relay

Data keluaran dari driver relay ULN2803 diperlihatkan dalam Tabel 4.5. Catu yang digunakan untuk driver relay adalah +12 volt. Data diambil dengan masukan langsung dari catu daya dengan masukan tegangan antara 0,5 volt sampai 5 volt.

Tabel 4.5 Data pengujian driver relay (ULN2803) dan kondisi relay Vin (volt) 0,5 1 1,5 2 2,5 3,5 4 5

Kondisi relay OFF OFF OFF OFF OFF ON ON ON

Tegangan masukan minimum yang dibutuhkan driver relay (ULN2803) adalah 3,5 volt agar driver dapat mencatu relay. Tegangan keluaran dari mikrokontroller untuk logika 1 adalah +5 volt. Jadi driver sudah dapat bekerja untuk menyalakan relay.

BAB V PENUTUP

5.1.

Kesimpulan Dari perancangan alat yang telah dibuat, maka dapat diambil suatu kesimpulan sebagai berikut: 1. Miniatur alat pada penelitian yang dibuat untuk mendeteksi suara sirine masih banyak error dan tidak sesuai dengan yang diharapkan. 2. Tegangan keluaran dari sensor mic kondensor terlalu kecil (dalam orde milivolt) untuk mencatu rangkaian berikutnya, maka diperlukan penguatan yang besar agar dapat mencatu rangkaian berikutnya.

5.2.

Saran Adapun beberapa saran untuk pengembangan alat adalah sebagai berikut: 1. Agar

penangkapan

suara

lebih

bagus

untuk

pengembangan

selanjutnya, sensor suara yang dipakai menggunakan sensor suara (mic) yang mempunyai sensitifitas dan kepekaan yang lebih tinggi. 2. Untuk perancangan perangkat keras manual seperti yang diutarakan dalam makalah dapat diaplikasikan ke otomatis. 3. Untuk hasil penyaringan frekuensi yang lebih bagus dapat dikembangkan dengan menambah jumlah orde penapis. 4. Untuk merancang suatu penapis aktif hendaknya menggunakan resistor dan kapasitor dengan toleransi yang kecil.

32

Daftar Pustaka

1. Paulus Wijayacitra, “Buku data IC Op-Amp dan Rangkaian-rangkaian OpAmp”, Elekmedia Komputindo, Jakarta, 1994 2. Wasito. S, “Datasheet Book I”, Elekmedia Komputindo, Jakarta, 1985 3. Abdusalam

Sukarta,”Data

dan

Persamaan

Transistor”,

Elekmedia

Komputindo, Jakarta, 1992 4. Agfianto Eko Putra, “Penapis Aktif Elektronika Teori dan Praktek”, C.V. Gava Media, Yogyakarta. 5. ST Microelectronics, 1998, “TL072 TL072A-TL072B”, http://www.st.com 6. Intersil corporation, 1999, “CA741, CA741C, CA1458, CA1558, LM741, LM741C, LM1458”, http://www.intersil.com 7. Texas Instruments, 1997, “ULN2803 DARLINGTON TRANSISTOR ARRAY”, Texas Instruments Incorporated, Dallas, USA

R7

VCC +12V

C4 R C VCC +12V

R

-

3

TL072

VCC +5V

C3 C

4

6 LM741

4

C

1

R3

3

VCC -12V

R4

2

VCC +5V

2

VCC -12V

R10 R

R11 R

+ -

Ke uC

TL072

R R9 R VCC +12V

4 R8 R

8 6

3

LM747/TO

2

VCC +5V

VCC -12V

R12 R

R13 R

+ -

1 TL072

4

3 C C

VCC +5V

5

C6

2

C5

+

R

1

VCC -5V

C7 C

-

MIC

+

2

R6 R

8

3

R5 R

5

1 2

8

R2

+

C2

VCC +12V

4

R1 R

-

C1 C

VCC -5V

Ke uC

4A

4B 15

5

5A

5B 14

6

6A

6B 13

9

GND

1 2

4

4

3B 16

5

2B 17

3A

1 2

2A

3

4

2

5

1B 18

1 2

1A

4

1

5

uC

3

1 2

3

1 2

3

1 2

3

5 uC

4 COM 10

1 2

ULN2803 2 1

1 2

2 1 4 3 5

5 3

2 1

2 1

4 1 2

4

1 2

3 5

VCC +12V 2 1

2 1

5 3

4

4 3

1 2

5

uC

1

1A

1B 18

2

2A

2B 17

3

3A

3B 16

4

4A

4B 15

5

5A

5B 14

6

6A

9

GND

ULN2803

3

2 1

3

2 1

3

5

4 2 1

5

4 2 1

5

4

6B 13 COM 10

2 1

uC

2 1

+12V

1 2

TL072 TL072A - TL072B



LOW NOISE J-FET DUAL OPERATIONAL AMPLIFIERS

. .. .. .. ..

WIDE COMMON-MODE (UP TO VCC+) AND DIFFERENTIAL VOLTAGE RANGE LOW INPUT BIAS AND OFFSET CURRENT LOW NOISE en = 15nV/√Hz (typ) OUTPUT SHORT-CIRCUIT PROTECTION HIGH INPUT IMPEDANCE J–FET INPUT STAGE LOW HARMONIC DISTORTION : 0.01% (typ) INTERNAL FREQUENCY COMPENSATION LATCH UP FREE OPERATION HIGH SLEW RATE : 16V/µs (typ)

D SO8 (Plastic Micropackage)

N DIP8 (Plastic Package)

DESCRIPTION The TL072, TL072A and TL072B are high speed J–FET input dual operational amplifiers incorporating well matched, high voltage J–FET and bipolar transistors in a monolithic integrated circuit. The devices featurehigh slewrates, low input bias and offset current, and low offset voltage temperature coefficient.

ORDER CODES Package

Part Number

Temperature Range

N

D

TL072M/AM/BM

–55oC, +125oC

•

•

TL072I/AI/BI

–40 C, +105 C

o

•

•

0 C, +70 C

•

•

TL072C/AC/BC

o

o

o

Example : TL072CN

PIN CONNECTIONS (top view)

1 2

-

3

+

4

December 1998

8 7 -

6

+

5

1 2 3 4 5 6 7 8

-

Output 1 Inverting input 1 Non-inverting input 1 VCC Non-inverting input 2 Inverting input 2 Output 2 + VCC

1/9

TL072 - TL072A - TL072B SCHEMATIC DIAGRAM

VCC

No n- inver t ing i nput I nver t ing input

1 0 0Ω

20 0 Ω

Output 1 0 0Ω

30k

1/2 T L072

8.2k

1.3k

35k

1.3k

35k

1 0 0Ω

V CC

ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS Symbol VCC

Value

Unit

Supply Voltage - (note 1)

Parameter

±18

V V

Vi

Input Voltage - (note 3)

±15

Vid

Differential Input Voltage - (note 2)

±30

V

Ptot

Power Dissipation

680

mW

Output Short-circuit Duration - (note 4) Toper

Operating Free Air Temperature Range

Tstg

Storage Temperature Range

Notes :

2/9

Infinite TL072C,AC,BC TL072I,AI,BI TL072M,AM,BM

0 to 70 –40 to 105 –55 to 125

o

–65 to 150

o

C

C

1. All voltage values, except differential voltage, are with respect to the zero reference level (ground) of the supply voltages where the zero reference level is the midpoint between VCC+ and VCC–. 2. Differential voltages are at the non-inverting input terminal with respect to the inverting input terminal. 3. The magnitude of the input voltage must never exceed the magnitude of the supply voltage or 15 volts, whichever is less. 4. The output may be shorted to ground or to either supply. Temperature and /or supply voltages must be limited to ensure that the dissipation rating is not exceeded.

TL072 - TL072A - TL072B ELECTRICAL CHARACTERISTICS VCC = ±15V, Tamb = 25oC (unless otherwise specified) Symbol

TL072I,M,AC,AI, AM,BC,BI,BM

Parameter

Min. Vio

DV io Iio

Iib

Avd

SVR

ICC

Input Offset Voltage (R S = 50Ω) o TL072 Tamb = 25 C TL072A TL072B TL072 Tmin. ≤ Tamb ≤ Tmax. TL072A TL072B

Typ.

Max.

3 3 1

10 6 3 13 7 5

TL072C Min.

Max.

3

10

mV

13

10

10

Input Offset Current * o Tamb = 25 C Tmin. ≤ Tamb ≤ Tmax.

5

100 4

5

100 10

pA nA

Input Bias Current * o Tamb = 25 C Tmin. ≤ Tamb ≤ Tmax.

20

200 20

20

200 20

pA nA

Large Signal Voltage Gain (RL = 2kΩ, VO = ±10V) Tamb = 25oC Tmin. ≤ Tamb ≤ Tmax.

50 25

200

25 15

200

Supply Voltage Rejection Ratio (R S = 50Ω) o Tamb = 25 C Tmin. ≤ Tamb ≤ Tmax.

80 80

86

70 70

86

V/mV

dB

Supply Current, per Amp, no Load Tamb = 25oC Tmin. ≤ Tamb ≤ Tmax.

mA 1.4

2.5 2.5

1.4

Input Common Mode Voltage Range

±11

+15 -12

±11

+15 -12

CMR

Common Mode Rejection Ratio (RS = 50Ω) o Tamb = 25 C Tmin. ≤ Tamb ≤ Tmax.

80 80

86

70 70

86

Output Short-circuit Current o Tamb = 25 C Tmin. ≤ Tamb ≤ Tmax.

10 10

40

10 10

40

10 12 10 12

12 13.5

10 12 10 12

12 13.5

8

16

8

16

±VOPP

Output Voltage Swing o Tamb = 25 C Tmin. ≤ Tamb ≤ Tmax.

SR tr KOV GBP Ri THD en ∅m VO1/VO2

o

µV/ C

Input Offset Voltage Drift

Vicm

Ios

Unit

Typ.

V dB

mA 60 60

60 60 V

RL RL RL RL

= = = =

2kΩ 10kΩ 2kΩ 10kΩ

Slew Rate (Vin = 10V, RL = 2kΩ, CL = 100pF, o Tamb = 25 C, unity gain)

V/µs

Rise Time (Vin = 20mV, RL = 2kΩ, C L = 100pF, Tamb = 25oC, unity gain)

0.1

0.1

Overshoot (Vin = 20mV, RL = 2kΩ, C L = 100pF, o Tamb = 25 C, unity gain)

10

10

Gain Bandwidth Product (f = 100kHz, Tamb = 25oC, Vin = 10mV, R L = 2kΩ, C L = 100pF) Input Resistance Total Harmonic Distortion (f = 1kHz, AV = 20dB, RL = 2kΩ, C L = 100pF, Tamb = 25oC, VO = 2VPP) Equivalent Input Noise Voltage (f = 1kHz, R s = 100Ω)

2.5 2.5

µs % MHz

2.5

4 10

12

2.5

4 12

10

Ω %

0.01

0.01

15

15

nV √  Hz

Phase Margin

45

45

Degrees

Channel Separation (Av = 100)

120

120

dB

* The input bias currents are junction leakage currents which approximately double for every 10oC increase in the junction temperature.

3/9

TL072 - TL072A - TL072B MAXIMUM PEAK-TO-PEAK OUTPUT VOLTAGE VERSUS FREQUENCY

MAXIMUM PEAK-TO-PEAKOUTPUT VOLTAGE (V)

30 V CC =

15V

R L = 2kΩ T a m b = + 25° C S ee Fig ure 2

25 20 V CC =

10V

15 10

V CC =

5V

5 0 100

1K

10K

100K

1M

10M

MAXIMUMPEAK-TO-PEAK OUTPUT VOLTAGE (V)

MAXIMUM PEAK-TO-PEAK OUTPUT VOLTAGE VERSUS FREQUENCY

30 25 20

VCC = 10V

15 10

V CC =

0 100

1K

15

Ta mb = -55 C 10 5

Ta mb = +125 C 10k

40k

100k

400k

1M

4M

10M

FREQUENCY (Hz)

VCC = 15V 25

Tamb = +25°C See Figure 2

20 15 10

5 0 0.1 0.2

0.4

0.7 1

2

4

LOAD RESISTANCE (k Ω)

4/9

1M

10M

7

30 25 20 15

R

L

= 1 0 kΩ

R

L

= 2 kΩ

10

VC C =

5

15 V

S e e F i g u re 2 0 -7 5

-5 0

- 25

0

25

50

75

-50

125

T E MP ER AT U R E ( ° C )

MAXIMUM PEAK-TO-PEAK OUTPUT VOLTAGE VERSUS SUPPLY VOLTAGE

30

VOLTAGE (V)

MAXIMUM PEAK-TO-PEAK OUTPUT

MAXIMUM PEAK-TO-PEAK OUTPUT VOLTAGE VERSUS LOAD RESISTANCE


15V

10


MAXIMUMPEAK-TO-PEAK OUTPUT VOLTAGE (V)

VCC =

R L = 2kΩ S ee Figure 2

0

100K

MAXIMUM PEAK-TO-PEAK OUTPUT VOLTAGE VERSUS FREE AIR TEMP.

30

20

10K

FREQUENCY (Hz)

MAXIMUM PEAK-TO-PEAK OUTPUT VOLTAGE VERSUS FREQUENCY

25

5V

5

FREQUENCY (Hz)

Ta mb = +25 C

R L= 10kΩ Tamb = +25 C See Figure 2

V CC = 15V

30 25

RL = 10 kΩ Tamb = +25°C

20 15 10

5 0

2

4 6 8 10 12 SUPPLY VOLTAGE ( V)

14

16

TL072 - TL072A - TL072B INPUT BIAS CURRENT VERSUS FREE AIR TEMPERATURE

LARGE SIGNAL DIFFERENTIAL VOLTAGE AMPLIFICATION VERSUS FREE AIR TEMPERATURE

100

1000

INPUT BIAS CURRENT (nA)

V CC =

15V

400 DIFFERENTIAL VOLTAGE AMPLIFICATION (V/V)

10

1

0.1

0.01 -50

200 100 40 20 V CC =

10 4

VO =

2

R

L

15V 10V

= 2k Ω

1

-25

0

25

50

75

100

-75

125

-50

-25

0

25

50

75

100

125

TEMPERATURE (°C)

TEMPERATURE (°C)

LARGE SIGNAL DIFFERENTIAL VOLTAGE AMPLIFICATION AND PHASE SHIFT VERSUS FREQUENCY

TOTAL POWER DISSIPATION VERSUS FREE AIR TEMPERATURE

180

DIFFERENTIAL VOLTAGE AMPLIFICATION (left s ca le)

PHASE SHIFT (right s ca le )

10

90

R = 2kΩ L C L = 100pF V CC = 15V T amb = +125 C

1 100

1K

10K

0 100K

1M

10M

TOTAL POWER DISSIPATION (mW)

DIFFERENTIAL VOLTAGE AMPLIFICATION(V/V)

250

100

225

V CC =

200

No signal No load

175 150 125 100 75 50 25 0 -75

-50

-25

FREQUENCY (Hz)

0

25

50

75

100

125

TEMPERATURE (°C)

SUPPLY CURRENT PER AMPLIFIER VERSUS FREE AIR TEMPERATURE

COMMON MODE REJECTION RATIO VERSUS FREE AIR TEMPERATURE

2.0

89

1.8

V CC =

1.6

No signal No load

1.4

15V

1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0 -75

-50

-25

0

25

50

TEMPERATURE (°C)

75

100

125

COMMON MODE MODE REJECTION RATIO (dB)

SUPPLY CURRENT (mA)

15V

88

R L = 1 0 kΩ VC C =

1 5V

87 86 85 84 83 -75

-50

-25

0

25

50

75

100

125

TEMPERATURE (°C)

5/9

TL072 - TL072A - TL072B OUTPUT VOLTAGE VERSUS ELAPSED TIME 28

6

24

4

OUTP UT INPUT

2 0 -2

VCC = 15 V R L = 2 kΩ

-4

C L= 100pF Tamb = +25 C

-6 0

0.5

1

1.5

2

2.5

OVERSHOOT

OUTPUT VOLTAGE (mV)

INPUT AND OUTPUT VOLTAGES (V)

VOLTAGE FOLLOWER LARGE SIGNAL PULSE RESPONSE

3

20

90%

16 12 8

V

4 10%

0 t -4

3.5

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

TIME ( µs)

EQUIVALENT INPUT NOISE VOLTAGE VERSUS FREQUENCY

TOTAL HARMONIC DISTORTION VERSUS FREQUENCY 1

VCC = 15V A V = 10

60

R S = 100 Ω T amb = +25°C

50 40 30 20 10 0 10

40

100

400

1k

4k

FREQUENCY (Hz)

10k

40k 100k

TOTAL HARMONIC DISTORTION (%)

70 EQUIVALENT INPUT NOISE VOLTAGE (nV/VHz)

= 15V

Tamb = +25°C

r

TIME (µs )

6/9

CC

R L = 2k Ω

V VCC = = 15V 15V CC

0.4

11 AA V V= = VV 6V6V O (rms) = = O (rms)

0.1 0.04

T amb T amb= =+25°C +25°C

0.01 0.004 0.001 100

400

1k

4k

10k

FREQUENCY (Hz)

40k

100k

TL072 - TL072A - TL072B PARAMETER MEASUREMENT INFORMATION Figure 1 : Voltage Follower

Figure 2 : Gain-of-10 Inverting Amplifier

10k Ω 1k Ω

-

-

eI

1/2

-

TL072

eo

1/2

eo

TL072 RL = 2kΩ

CL = 100pF

eI

CL = 100pF

RL

TYPICAL APPLICATION 100KHz QUADRUPLE OSCILLATOR

18k

1N 4148

18pF

Ω* -15V

1k

Ω

18pF -

1/2

88.4k

Ω -

TL072 88.4k

1/2

Ω 6 sin

ωt

6 cos

TL072 1k

18pF

88.4k

Ω

1N 4148 18k

ωt

Ω

Ω*

+15V

* These resistor values may be adjusted for a symmetrical output

7/9

TL072 - TL072A - TL072B PACKAGE MECHANICAL DATA 8 PINS - PLASTIC DIP

Dimensions A a1 B b b1 D E e e3 e4 F i L Z

8/9

Min.

Millimeters Typ. 3.32

0.51 1.15 0.356 0.204

Max.

1.65 0.55 0.304 10.92 9.75

7.95

Min. 0.020 0.045 0.014 0.008

Max.

0.065 0.022 0.012 0.430 0.384

0.313

2.54 7.62 7.62

3.18

Inches Typ. 0.131

0.100 0.300 0.300 6.6 5.08 3.81 1.52

0.125

0260 0.200 0.150 0.060

TL072 - TL072A - TL072B PACKAGE MECHANICAL DATA 8 PINS - PLASTIC MICROPACKAGE (SO)

Dimensions A a1 a2 a3 b b1 C c1 D E e e3 F L M S

Min.

Millimeters Typ.

0.1 0.65 0.35 0.19 0.25

Max. 1.75 0.25 1.65 0.85 0.48 0.25 0.5

Min.

Inches Typ.

0.026 0.014 0.007 0.010

Max. 0.069 0.010 0.065 0.033 0.019 0.010 0.020

0.189 0.228

0.197 0.244

0.004

o

45 (typ.) 4.8 5.8

5.0 6.2 1.27 3.81

3.8 0.4

0.050 0.150 4.0 1.27 0.6

0.150 0.016

0.157 0.050 0.024

8 o (max.)

Information furnished is believed to be accurate and reliable. However, STMicroelectronics assumes no responsibility for the consequences of use of such information nor for any infringement of patents or other rights of third parties which may result from its use. No license is granted by implication or otherwise under any patent or patent rights of STMicroelectronics. Specifications mentioned in this publication are subject to change without notice. This publ ication supersedes and replaces all information previously suppli ed. STMicroelectronics products are not authorized for use as critical components in life support devices or systems without express written approval of STMicroelectronics.  The ST logo is a trademark of STMicroelectronics  1998 STMicroelectronics – Printed in Italy – All Rights Reserved STMicroelectronics GROUP OF COMPANIES Australia - Brazil - Canada - China - France - Germany - Italy - Japan - Korea - Malaysia - Malta - Mexico - Morocco The Netherlands - Singapore - Spain - Sweden - Switzerland - Taiwan - Thailand - United Kingdom - U.S.A.  http://www.st.com

9/9

LM741 Operational Amplifier General Description The LM741 series are general purpose operational amplifiers which feature improved performance over industry standards like the LM709. They are direct, plug-in replacements for the 709C, LM201, MC1439 and 748 in most applications. The amplifiers offer many features which make their application nearly foolproof: overload protection on the input and output, no latch-up when the common mode range is exceeded, as well as freedom from oscillations.

The LM741C/LM741E are identical to the LM741/LM741A except that the LM741C/LM741E have their performance guaranteed over a 0˚C to +70˚C temperature range, instead of −55˚C to +125˚C.

Schematic Diagram

DS009341-1

Offset Nulling Circuit

DS009341-7

© 1999 National Semiconductor Corporation

DS009341

www.national.com

LM741 Operational Amplifier

May 1998

Absolute Maximum Ratings (Note 1) If Military/Aerospace specified devices are required, please contact the National Semiconductor Sales Office/ Distributors for availability and specifications. (Note 6) LM741A LM741E LM741 LM741C ± 22V ± 22V ± 22V ± 18V Supply Voltage Power Dissipation (Note 2) 500 mW 500 mW 500 mW 500 mW ± 30V ± 30V ± 30V ± 30V Differential Input Voltage ± 15V ± 15V ± 15V ± 15V Input Voltage (Note 3) Output Short Circuit Duration Continuous Continuous Continuous Continuous Operating Temperature Range −55˚C to +125˚C 0˚C to +70˚C −55˚C to +125˚C 0˚C to +70˚C Storage Temperature Range −65˚C to +150˚C −65˚C to +150˚C −65˚C to +150˚C −65˚C to +150˚C Junction Temperature 150˚C 100˚C 150˚C 100˚C Soldering Information N-Package (10 seconds) 260˚C 260˚C 260˚C 260˚C J- or H-Package (10 seconds) 300˚C 300˚C 300˚C 300˚C M-Package Vapor Phase (60 seconds) 215˚C 215˚C 215˚C 215˚C Infrared (15 seconds) 215˚C 215˚C 215˚C 215˚C See AN-450 “Surface Mounting Methods and Their Effect on Product Reliability” for other methods of soldering surface mount devices. ESD Tolerance (Note 7) 400V 400V 400V 400V

Electrical Characteristics (Note 4) Parameter

Conditions

LM741A/LM741E Min

Input Offset Voltage

Typ

Max

0.8

3.0

LM741 Min

LM741C

Typ

Max

1.0

5.0

Min

Units

Typ

Max

2.0

6.0

TA = 25˚C RS ≤ 10 kΩ RS ≤ 50Ω

mV mV

TAMIN ≤ TA ≤ TAMAX RS ≤ 50Ω

4.0

mV

RS ≤ 10 kΩ

6.0

Average Input Offset

7.5

15

mV µV/˚C

Voltage Drift Input Offset Voltage

TA = 25˚C, VS = ± 20V

± 10

± 15

± 15

mV

Adjustment Range Input Offset Current

TA = 25˚C

3.0

TAMIN ≤ TA ≤ TAMAX Average Input Offset

30

20

200

70

85

500

20

200

nA

300

nA

0.5

nA/˚C

Current Drift Input Bias Current

TA = 25˚C

Input Resistance

TAMIN ≤ TA ≤ TAMAX TA = 25˚C, VS = ± 20V TAMIN ≤ TA ≤ TAMAX, VS = ± 20V

Input Voltage Range

30 1.0

80

6.0

500

80

1.5 0.3

2.0

0.3

2.0

0.5

500

nA

0.8

µA MΩ MΩ

± 12

TA = 25˚C TAMIN ≤ TA ≤ TAMAX

www.national.com

80 0.210

± 12

2

± 13

± 13

V V

Electrical Characteristics (Note 4) Parameter

(Continued)

Conditions

LM741A/LM741E Min

Large Signal Voltage Gain

TA = 25˚C, RL ≥ 2 kΩ VS = ± 20V, VO = ± 15V VS = ± 15V, VO = ± 10V

Typ

Max

LM741 Min

Typ

50

200

LM741C Max

Min

Typ

20

200

Units Max

50

V/mV V/mV

TAMIN ≤ TA ≤ TAMAX, RL ≥ 2 kΩ, VS = ± 20V, VO = ± 15V VS = ± 15V, VO = ± 10V VS = ± 5V, VO = ± 2V Output Voltage Swing

32

V/mV 25

RL ≥ 10 kΩ

10

V/mV

± 16 ± 15

V V

RL ≥ 10 kΩ

± 12 ± 10

RL ≥ 2 kΩ TA = 25˚C

10

Current

TAMIN ≤ TA ≤ TAMAX

10

Common-Mode

TAMIN ≤ TA ≤ TAMAX RS ≤ 10 kΩ, VCM = ± 12V

Rejection Ratio

RS ≤ 50Ω, VCM = ± 12V Supply Voltage Rejection Ratio

25

35

± 14 ± 13

± 12 ± 10

25

± 14 ± 13

V

25

mA

40

mA 70

80

95

86

96

90

70

90

dB

RS ≤ 10 kΩ TA = 25˚C, Unity Gain

77

96

77

96

dB µs

0.25

0.8

0.3

0.3

Overshoot

6.0

20

5

5

Slew Rate Supply Current Power Consumption

LM741A

dB dB

Rise Time Bandwidth (Note 5)

V

TAMIN ≤ TA ≤ TAMAX, VS = ± 20V to VS = ± 5V RS ≤ 50Ω

Transient Response

V/mV

VS = ± 20V RL ≥ 2 kΩ VS = ± 15V

Output Short Circuit

15

TA = 25˚C TA = 25˚C, Unity Gain TA = 25˚C

0.437

1.5

0.3

0.7

TA = 25˚C VS = ± 20V VS = ± 15V

80

VS = ± 20V TA = TAMIN

% MHz

0.5

0.5

V/µs

1.7

2.8

1.7

2.8

50

85

50

85

150

mA mW mW

165

mW

135

mW

LM741E

TA = TAMAX VS = ± 20V TA = TAMIN

150

mW

150

mW

LM741

TA = TAMAX VS = ± 15V TA = TAMIN TA = TAMAX

60

100

mW

45

75

mW

Note 1: “Absolute Maximum Ratings” indicate limits beyond which damage to the device may occur. Operating Ratings indicate conditions for which the device is functional, but do not guarantee specific performance limits.

3

www.national.com

Electrical Characteristics (Note 4)

(Continued)

Note 2: For operation at elevated temperatures, these devices must be derated based on thermal resistance, and Tj max. (listed under “Absolute Maximum Ratings”). Tj = TA + (θjA PD).

Thermal Resistance θjA (Junction to Ambient) θjC (Junction to Case)

Cerdip (J)

DIP (N)

HO8 (H)

SO-8 (M)

100˚C/W

100˚C/W

170˚C/W

195˚C/W

N/A

N/A

25˚C/W

N/A

Note 3: For supply voltages less than ± 15V, the absolute maximum input voltage is equal to the supply voltage. Note 4: Unless otherwise specified, these specifications apply for VS = ± 15V, −55˚C ≤ TA ≤ +125˚C (LM741/LM741A). For the LM741C/LM741E, these specifications are limited to 0˚C ≤ TA ≤ +70˚C. Note 5: Calculated value from: BW (MHz) = 0.35/Rise Time(µs). Note 6: For military specifications see RETS741X for LM741 and RETS741AX for LM741A. Note 7: Human body model, 1.5 kΩ in series with 100 pF.

Connection Diagram Metal Can Package

Ceramic Dual-In-Line Package

DS009341-2

Note 8: LM741H is available per JM38510/10101

DS009341-5

Order Number LM741H, LM741H/883 (Note 8), LM741AH/883 or LM741CH See NS Package Number H08C

Note 9: also available per JM38510/10101 Note 10: also available per JM38510/10102

Order Number LM741J-14/883 (Note 9), LM741AJ-14/883 (Note 10) See NS Package Number J14A

Dual-In-Line or S.O. Package

Ceramic Flatpak

DS009341-6 DS009341-3

Order Number LM741W/883 See NS Package Number W10A

Order Number LM741J, LM741J/883, LM741CM, LM741CN or LM741EN See NS Package Number J08A, M08A or N08E

www.national.com

4

Physical Dimensions

inches (millimeters) unless otherwise noted

Metal Can Package (H) Order Number LM741H, LM741H/883, LM741AH/883, LM741CH or LM741EH NS Package Number H08C

Ceramic Dual-In-Line Package (J) Order Number LM741CJ or LM741J/883 NS Package Number J08A

5

www.national.com

Physical Dimensions

inches (millimeters) unless otherwise noted (Continued)

Ceramic Dual-In-Line Package (J) Order Number LM741J-14/883 or LM741AJ-14/883 NS Package Number J14A

Small Outline Package (M) Order Number LM741CM NS Package Number M08A

www.national.com

6

Physical Dimensions


Dual-In-Line Package (N) Order Number LM741CN or LM741EN NS Package Number N08E

7

www.national.com

LM741 Operational Amplifier

Physical Dimensions


10-Lead Ceramic Flatpak (W) Order Number LM741W/883 NS Package Number W10A

LIFE SUPPORT POLICY NATIONAL’S PRODUCTS ARE NOT AUTHORIZED FOR USE AS CRITICAL COMPONENTS IN LIFE SUPPORT DEVICES OR SYSTEMS WITHOUT THE EXPRESS WRITTEN APPROVAL OF THE PRESIDENT OF NATIONAL SEMICONDUCTOR CORPORATION. As used herein: 1. Life support devices or systems are devices or systems which, (a) are intended for surgical implant into the body, or (b) support or sustain life, and whose failure to perform when properly used in accordance with instructions for use provided in the labeling, can be reasonably expected to result in a significant injury to the user. National Semiconductor Corporation Americas Tel: 1-800-272-9959 Fax: 1-800-737-7018 Email: [email protected] www.national.com

National Semiconductor Europe Fax: +49 (0) 1 80-530 85 86 Email: [email protected] Deutsch Tel: +49 (0) 1 80-530 85 85 English Tel: +49 (0) 1 80-532 78 32 Français Tel: +49 (0) 1 80-532 93 58 Italiano Tel: +49 (0) 1 80-534 16 80

2. A critical component is any component of a life support device or system whose failure to perform can be reasonably expected to cause the failure of the life support device or system, or to affect its safety or effectiveness.

National Semiconductor Asia Pacific Customer Response Group Tel: 65-2544466 Fax: 65-2504466 Email: [email protected]

National Semiconductor Japan Ltd. Tel: 81-3-5639-7560 Fax: 81-3-5639-7507

National does not assume any responsibility for use of any circuitry described, no circuit patent licenses are implied and National reserves the right at any time without notice to change said circuitry and specifications.

Order this document by ULN2803/D

The eight NPN Darlington connected transistors in this family of arrays are ideally suited for interfacing between low logic level digital circuitry (such as TTL, CMOS or PMOS/NMOS) and the higher current/voltage requirements of lamps, relays, printer hammers or other similar loads for a broad range of computer, industrial, and consumer applications. All devices feature open–collector outputs and free wheeling clamp diodes for transient suppression. The ULN2803 is designed to be compatible with standard TTL families while the ULN2804 is optimized for 6 to 15 volt high level CMOS or PMOS.

OCTAL PERIPHERAL DRIVER ARRAYS SEMICONDUCTOR TECHNICAL DATA

MAXIMUM RATINGS (TA = 25°C and rating apply to any one device in the package, unless otherwise noted.) Rating

Symbol

Value

Unit

Output Voltage

VO

50

V

Input Voltage (Except ULN2801)

VI

30

V

Collector Current – Continuous

IC

500

mA

Base Current – Continuous

IB

25

mA

Operating Ambient Temperature Range

TA

0 to +70

°C

Tstg

– 55 to +150

°C

TJ

125

°C

Storage Temperature Range Junction Temperature

A SUFFIX PLASTIC PACKAGE CASE 707

PIN CONNECTIONS

RθJA = 55°C/W Do not exceed maximum current limit per driver.

ORDERING INFORMATION

1

18

2

17

3

16

4

15

5

14

6

13

7

12

8

11

Gnd 9

10

Characteristics

D i Device

Input Compatibility

ULN2803A ULN2804A

TTL, 5.0 V CMOS 6 to 15 V CMOS, PMOS

VCE(Max)/IC(Max)

Operating Temperature Range

50 V/500 mA

TA = 0 to + 70°C

 Motorola, Inc. 1996

MOTOROLA ANALOG IC DEVICE DATA

Rev 1

1

ULN2803 ULN2804 ELECTRICAL CHARACTERISTICS (TA = 25°C, unless otherwise noted) Characteristic

Symbol

Output Leakage Current (Figure 1) (VO = 50 V, TA = +70°C) (VO = 50 V, TA = +25°C) (VO = 50 V, TA = +70°C, VI = 6.0 V) (VO = 50 V, TA = +70°C, VI = 1.0 V)

All Types All Types ULN2802 ULN2804

Collector–Emitter Saturation Voltage (Figure 2) (IC = 350 mA, IB = 500 µA) (IC = 200 mA, IB = 350 µA) (IC = 100 mA, IB = 250 µA)

All Types All Types All Types

Input Current – On Condition (Figure 4) (VI = 17 V) (VI = 3.85 V) (VI = 5.0 V) (VI = 12 V)

ULN2802 ULN2803 ULN2804 ULN2804

Input Voltage – On Condition (Figure 5) (VCE = 2.0 V, IC = 300 mA) (VCE = 2.0 V, IC = 200 mA) (VCE = 2.0 V, IC = 250 mA) (VCE = 2.0 V, IC = 300 mA) (VCE = 2.0 V, IC = 125 mA) (VCE = 2.0 V, IC = 200 mA) (VCE = 2.0 V, IC = 275 mA) (VCE = 2.0 V, IC = 350 mA)

ULN2802 ULN2803 ULN2803 ULN2803 ULN2804 ULN2804 ULN2804 ULN2804

Min

Typ

Max

– – – –

– – – –

– – –

1.1 0.95 0.85

1.6 1.3 1.1

– – – –

0.82 0.93 0.35 1.0

1.25 1.35 0.5 1.45

– – – – – – – –

– – – – – – – –

13 2.4 2.7 3.0 5.0 6.0 7.0 8.0

Unit µA

ICEX 100 50 500 500

VCE(sat)

V

II(on)

mA

VI(on)

V

Input Current – Off Condition (Figure 3) (IC = 500 µA, TA = +70°C)

All Types

II(off)

50

100

–

µA

DC Current Gain (Figure 2) (VCE = 2.0 V, IC = 350 mA)

ULN2801

hFE

1000

–

–

–

Input Capacitance

CI

–

15

25

pF

Turn–On Delay Time (50% EI to 50% EO)

ton

–

0.25

1.0

µs

Turn–Off Delay Time (50% EI to 50% EO)

toff

–

0.25

1.0

µs

IR

–

–

50 100

µA

VF

–

1.5

2.0

V

Clamp Diode Leakage Current (Figure 6) (VR = 50 V) Clamp Diode Forward Voltage (Figure 7) (IF = 350 mA)

2

TA = +25°C TA = +70°C


ULN2803 ULN2804 TEST FIGURES (See Figure Numbers in Electrical Characteristics Table)

Figure 1.

Figure 2.

Open

Open

VCE

I

h FE

+ IC

in

µA ICEX

Open DUT

DUT

Vin

IC V VCE

Figure 3.

Figure 4. Open

Open

VCE

µA Iin

µA

µA

DUT

DUT

Open

Vin

Vin

Figure 5.

Figure 6. VR

Open

µA IR DUT

DUT

IC Vin

V

VCE

Open

V

Figure 7.

IF V VF

DUT Open


3

ULN2803 ULN2804 TYPICAL CHARACTERISTIC CURVES – TA = 25°C, unless otherwise noted Output Characteristics Figure 9. Output Current versus Input Current

IC , COLLECTOR CURRENT (mA)

IC , COLLECTOR CURRENT (mA)

Figure 8. Output Current versus Saturation Voltage

600 All Types 400

200

600 All Types 400

200

0

0 0

0.5 1.0 1.5 VCE(sat), SATURATION VOLTAGE (V)

2.0

0

200

400 600 IIN, INPUT CURRENT (µA)

800

Input Characteristics Figure 11. ULN2804 Input Current versus Input Voltage

Figure 10. ULN2803 Input Current versus Input Voltage 2.0

IIN , INPUT CURRENT (mA)

IIN , INPUT CURRENT (mA)

2.0

1.5

1.0

0.5

0 2.0

2.5

3.0

3.5 4.0 4.5 VIN, INPUT VOLTAGE (V)

5.0

5.5

6.0

1.5

1.0

0.5

0 5.0

6.0

7.0

8.0 9.0 10 VIN, INPUT VOLTAGE (V)

11

12

13

Figure 12. Representative Schematic Diagrams 1/8 ULN2803 2.7 k

Pin 10

10.5 k

Pin 10

7.2 k

7.2 k 3.0 k

4

1/8 ULN2804

3.0 k


ULN2803 ULN2804 OUTLINE DIMENSIONS A SUFFIX PLASTIC PACKAGE CASE 707–02 ISSUE C 18

10

B 1

9

NOTES: 1. POSITIONAL TOLERANCE OF LEADS (D), SHALL BE WITHIN 0.25 (0.010) AT MAXIMUM MATERIAL CONDITION, IN RELATION TO SEATING PLANE AND EACH OTHER. 2. DIMENSION L TO CENTER OF LEADS WHEN FORMED PARALLEL. 3. DIMENSION B DOES NOT INCLUDE MOLD FLASH.

A L

C

N F H

D G

K

SEATING PLANE


M

J

DIM A B C D F G H J K L M N

MILLIMETERS MIN MAX 22.22 23.24 6.10 6.60 3.56 4.57 0.36 0.56 1.27 1.78 2.54 BSC 1.02 1.52 0.20 0.30 2.92 3.43 7.62 BSC 0_ 15_ 0.51 1.02

INCHES MIN MAX 0.875 0.915 0.240 0.260 0.140 0.180 0.014 0.022 0.050 0.070 0.100 BSC 0.040 0.060 0.008 0.012 0.115 0.135 0.300 BSC 0_ 15_ 0.020 0.040

5

ULN2803 ULN2804

Motorola reserves the right to make changes without further notice to any products herein. Motorola makes no warranty, representation or guarantee regarding the suitability of its products for any particular purpose, nor does Motorola assume any liability arising out of the application or use of any product or circuit, and specifically disclaims any and all liability, including without limitation consequential or incidental damages. “Typical” parameters which may be provided in Motorola data sheets and/or specifications can and do vary in different applications and actual performance may vary over time. All operating parameters, including “Typicals” must be validated for each customer application by customer’s technical experts. Motorola does not convey any license under its patent rights nor the rights of others. Motorola products are not designed, intended, or authorized for use as components in systems intended for surgical implant into the body, or other applications intended to support or sustain life, or for any other application in which the failure of the Motorola product could create a situation where personal injury or death may occur. Should Buyer purchase or use Motorola products for any such unintended or unauthorized application, Buyer shall indemnify and hold Motorola and its officers, employees, subsidiaries, affiliates, and distributors harmless against all claims, costs, damages, and expenses, and reasonable attorney fees arising out of, directly or indirectly, any claim of personal injury or death associated with such unintended or unauthorized use, even if such claim alleges that Motorola was negligent regarding the design or manufacture of the part. Motorola and are registered trademarks of Motorola, Inc. Motorola, Inc. is an Equal Opportunity/Affirmative Action Employer. How to reach us: USA / EUROPE / Locations Not Listed: Motorola Literature Distribution; P.O. Box 20912; Phoenix, Arizona 85036. 1–800–441–2447 or 602–303–5454

JAPAN: Nippon Motorola Ltd.; Tatsumi–SPD–JLDC, 6F Seibu–Butsuryu–Center, 3–14–2 Tatsumi Koto–Ku, Tokyo 135, Japan. 03–81–3521–8315

MFAX: [email protected] – TOUCHTONE 602–244–6609 INTERNET: http://Design–NET.com

ASIA/PACIFIC: Motorola Semiconductors H.K. Ltd.; 8B Tai Ping Industrial Park, 51 Ting Kok Road, Tai Po, N.T., Hong Kong. 852–26629298

6

◊

MOTOROLA ANALOG IC DEVICE DATA ULN2803/D

*ULN2803/D*

DETEKSI KENDARAAN BERSIRINE PADA SISTEM PRIORITAS LAMPU LALU LINTAS

Recommend Documents