KARYA AKHIR STUDI PENGUKURAN KECEPATAN PUTARAN MENGGUNAKAN TACHOMETER DIGITAL

KARYA AKHIR

STUDI PENGUKURAN KECEPATAN PUTARAN MENGGUNAKAN TACHOMETER DIGITAL

Karya Akhir ini diajukan untuk Melengkapi Salah Satu Persyaratan untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains Terapan

OLEH:

MUHAMMAD ARSYAD 045203001

PROGRAM DIPLOMA - IV TEKNOLOGI INSTRUMENTASI PABRIK FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011

Universitas Sumatera Utara

STUDI PENGUKURAN KECEPATAN PUTARAN MENGGUNAKAN TACHOMETER DIGITAL OLEH : MUHAMMAD ARSYAD 04 5203 001

Disetujui oleh : Pembimbing Karya Akhir

IR. ZULKARNAEN PANE NIP . 19570720 198303 1 001

Diketahui oleh : Program Diploma IV Teknologi Instrumentasi Pabrik Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara Ketua,

IR. SURYA TARMIZI KASIM, M.Si NIP . 19540531 198601 1 002

PROGRAM DIPLOMA – IV TEKNOLOGI INSTRUMENTASI PABRIK FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR

Bismillaahir rahmaanir rahiim(i) Assalamu a’laikum Warahmatullahi Wabarokatuh. Syukur alhamdulillah penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, yang telah memberikan kesehatan dan kekuatan kepada penulis untuk dapat menyelesaikan tulisan Karya Akhir ini. Dan tidak lupa juga Selawat dan Salam pada junjungan Nabi Besar Muhammad SAW yang kita harapkan safa’atnya di akhir kelak, amin. Penulisan ini merupakan metode pemakaian alat pengukuran kecepatan putaran dengan berjudul Studi Pengukuran Kecepatan Putaran Menggunakan Tachometer Digital, yang merupakan salah satu syarat dalam penyelesaian Studi di Program Diploma IV. Penulis mengucapkan terima kasih kepada Orang Tua (Saniah), Mertua (Drs. Junizar Noor, M.Pd dan Novialisa, S.Pd) serta Istri tercinta (Yulis Hati, S.Kep., Ns) dan Keluarga Besar yang telah memberikan semangat, motivasi dan dorongan baik material maupun spiritual kepada saya sehingga dapat menyelesaikan tulisan ini dan juga tidak lupa penulis ucapkan terima kasih, kepada : 1.

Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si, Sebagai Ketua Program Studi Teknologi Instrumentasi Pabrik, yang memberikan kesempatan dan arahan yang baik selama proses pendidikan hingga penulisan ini,

2.

Bapak Rachmat Fauzi, ST., MT, sebagai Sekretaris Program Studi Teknologi Instrumentasi Pabrik yang memberikan kesempatan dan dorongan untuk dapat menyelesaikan studi ini,

Universitas Sumatera Utara

3.

Bapak Ir. Zulkarnaen Pane, sebagai dosen Pembimbing Karya Akhir yang memberikan masukan, semangat dan dorongan sehingga penulis lebih termotivasi dalam penyelesaian tulisan,

4.

Bapak-bapak Staf Pegawai Departemen Teknik Elektro yang membantu proses Administrasi selama pendidikan yang tidak pernah lelah dalam pengabdiannya.

5.

Teman-teman mahasiswa stambuk 04, 05, 06, 07 serta teman-teman mahasiswa lainnya yang tidak bisa disebut satu persatu namanya, yang memberikan semangat dan bantuannya selama proses penulisan sehingga dapat menyelesaikannya. Disini juga penulis mengharapkan adanya masukan dan saran kepada

penulis terhadap tulisan dari semua pihak yang membaca sehingga menjadi lebih sempurna dalam penyampaiannya dan semoga tulisan ini dapat bermanfaat bagi orang banyak hingga menjadi amal ibadah bagi penulis, Amin. Demikian penulis sampaikan, kepada Allah SWT penulis mohon ampun dan kepada saudara-saudara mohon di maafkan. Wassalamu a’laikum Warahmatullahi Wabarokatuh.

Medan,

Juni 2011

Penulis,

Muhammad Arsyad NIM. 04 5203 001

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK Tachometer merupakan alat yang digunakan untuk menghitung kecepatan putaran suatu motor. Dalam hal ini tachometer yang digunakan dibentuk dari beberapa rangkaian elektronik sehingga terbentuk suatu rangkaian lengkap berupa tachometer yang dapat dipergunakan untuk menghitung putaran tersebut, dimana tachometer tersebut di sebut Tachometer Digital. Adapun rangkaian-rangkaian yang digunakan dalam alat tersebut antara lain, Rangkaian Input, Rangkaian Pintu Utama, Rangkaian Clock, Rangkaian Kontrol dan Rangkaian Counter. Dimana masing-masing berfungsi sebagai berikut, Rangkaian Input berfungsi sebagai tempat proses pengukuran dilakukan sekaligus pengubahan sinyal analog ke sinyal digital atau persegi (komponen yang digunakan : Sensor, IC LM386, IC SN7413), Rangkaian Pintu Utama berfungsi sebagai penahan dan melewatkan pulsa yang masuk padanya (komponen yang digunakan : IC SN7400), Rangkaian Clock berfungsi untuk membentuk atau membangkitkan pulsa atau sinyal digital yang diinginkan (komponen yang digunakan : IC SN7400, osilator, IC SN7490 dan komponen lainnya) Selanjutnya Rangkaian Kontrol berfungsi untuk memberikan pulsa Set dan Reset ke rangkaian counter di bagian memori (komponen yang digunakan IC SN74121, resistor dan kapasitor) dan yang terakhir rangkaian counter berfungsi sebagai tempat memproses pulsa akhir yang akan diukur dan sekaligus memperlihatkan hasil pengukurannya (display atau segmen) (komponen yang digunakan IC SN7490, SN7475, SN7447 dan seven segmen.

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ............................................................................... i ABSTRAK ................................................................................................ iii DAFTAR ISI ............................................................................................. iv DAFTAR GAMBAR ................................................................................. vii DAFTAR TABEL ...................................................................................... ix

BAB I

PENDAHULUAN I.1. Latar Belakang Masalah ................................................... 1 I.2. Tujuan Penulisan .............................................................. 2 I.3. Batasan Masalah .............................................................. 2 I.4. Sistematika Penulisan ...................................................... 2

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA II.1. Tachometer ...................................................................... 4 II.2. Teori Elektronika ............................................................. 6 II.2.1. Gerbang AND (gerbang pengali) .......................... 8 II.2.2. Gerbang OR (gerbang penjumlah) ........................ 9 II.2.3. Gerbang NOT (gerbang pembalik) ........................ 10 II.2.4. Level (harga) Tegangan ........................................ 11 II.2.5. Operation Amplifier (Op-Amp) ............................ 12 II.2.6. Rangkaian Flip-Flop ............................................. 13 II.2.6.1. Flip-Flop RS (RESET SET FLIP-FLOP) .. 14 II.2.6.2. Flip-Flop RS Terdetak ........................... 16

Universitas Sumatera Utara

II.2.6.3. Flip-Flop D (Data Flip-Flop atau Delayed FlipFlop) ...................................................... 17 II.2.6.4. Flip-Flop JK ........................................... 19 II.2.7. Komponen-komponen Pendukung ........................ 20 II.2.7.1. Resistor (tahanan) .................................. 20 II.2.7.2. Kapasitor ............................................... 23 II.2.7.2.1. Elektrolytic Capasitor ........... 24 II.2.7.2.2. Ceramic Capasitor ................ 25 II.2.7.3. Transistor ............................................... 26 II.2.7.4. Seven Segment ......................................... 29 II.3. Sistem Pengukuran ........................................................... 31 II.3.1 Sistem Pengukuran IRED Pasif ............................. 34 II.3.2. Sistem Pengukuran IRED Aktif ............................ 34 BAB III

TACHOMETER DIGITAL III.1. Rangkaian Input ............................................................... 35 III.2. Rangkaian Pintu Utama .................................................... 36 III.3. Rangkaian Clock (Pulsa) .................................................. 37 III.4. Rangkaian Kontrol ........................................................... 38 III.5. Rangkaian Penghitung (Counter) ...................................... 39

BAB IV

PEMBAHASAN IV.1. Cara Kerja Rangkaian Input ............................................. 40 IV.1.1. Sensor .................................................................. 40 IV.1.2. Penguat (amplifier) ............................................... 42 IV.1.3. Rangkaian Schmitt Trigger ................................... 42

Universitas Sumatera Utara

IV.2. Cara Kerja Rangkaian Pintu Utama .................................. 43 IV.3. Cara Kerja Rangkaian Clock ............................................ 44 IV.4. Cara Kerja Rangkaian Kontrol ......................................... 45 IV.5. Cara Kerja Rangkaian Penghitung (counter) ..................... 46 IV.5.1. Counter Up ........................................................... 46 IV.5.2. Counter Down ...................................................... 47 IV.6. Cara Kerja Rangkaian Lengkap Tachometer Digital ......... 48 IV.7. Power Supplay ................................................................. 49 IV.8. Rangkaian Lengkap Tachometer Digital ........................... 50 BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN V.1. Kesimpulan ...................................................................... 51 V.2. Saran ................................................................................ 52

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................ 53 LAMPIRAN DATA SHEET

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1.

Diagram Blok Tachometer Digital ...................................... 5

Gambar 2.2.

Simbol Gerbang AND ........................................................ 8

Gambar 2.3.

Bentuk Gelombang Gerbang AND ...................................... 8

Gambar 2.4.

Simbol Gerbang OR

Gambar 2.5.

Bentuk Gelombang Gerbang OR ......................................... 9

Gambar 2.6.

Simbol Gerbang NOT ........................................................ 10

Gambar 2.7.

Bentuk Gelombang Gerbang NOT ...................................... 10

Gambar 2.8.

Harga tegangan IC jenis TTL .............................................. 11

Gambar 2.9.

Simbol Op-Amp ................................................................... 12

........................................................... 9

Gambar 2.10. Simbol Flip-flop RS ............................................................ 15 Gambar 2.11. Flip-Flop RS menggunakan gerbang NAND ....................... 15 Gambar 2.12. Simbol logic clocked RS Flip Flop ...................................... 17 Gambar 2.13. Rangkaian Flip-flop RS Terdetak dan ekivalennya .............. 17 Gambar 2.14. Diagram Blok Flip-Flop D .................................................. 18 Gambar 2.15. Rangkaian D Flip Flop secara blok ...................................... 18 Gambar 2.16. Resistor Karbon .................................................................. 20 Gambar 2.17. Potentiometers .................................................................... 22 Gambar 2.18. Perubahan Nilai pada Potensiometer ................................... 22 Gambar 2.19. Skema Kapasitor ................................................................. 24 Gambar 2.20. Electrolytic Capasitor (ELCO) ............................................ 24 Gambar 2.21. Jenis Kapasitor .................................................................... 25 Gambar 2.22. Transistor Through-hole ...................................................... 26

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.23. Simbol Transistor dari Berbagai Tipe .................................. 27 Gambar 2.24. Konfigurasi Seven Segmen pada masing-masing common ... 29 Gambar 2.25. Susunan Seven Segmen ....................................................... 30 Gambar 2.26. Display Seven Segmen ........................................................ 31 Gambar 2.27. Prinsif Dasar Pengukuran .................................................... 32 Gambar 2.28. Blok diagram Sistem Pengukuran Infra Red ........................ 33 Gambar 2.29. Blok diagram Sistem Pengukuran IRED Passip ................... 34 Gambar 2.30. Pengukuran Infra Red Sistem Aktif ..................................... 34 Gambar 3.1.

Rangkaian Input .................................................................. 35

Gambar 3.2.

Rangkaian Input secara Blok ............................................... 36

Gambar 3.3.

Rangkaian Pintu Utama ....................................................... 36

Gambar 3.4.

Rangkaian Clock ................................................................. 37

Gambar 3.5.

Rangkaian Kontrol .............................................................. 38

Gambar 3.6.

Rangkaian Penghitung (Counter) ........................................ 39

Gambar 4.1.

Rangkaian Input secara Blok ............................................... 40

Gambar 4.2.

Pulsa yang akan diukur ....................................................... 41

Gambar 4.3.

Rangkaian TIL31 ................................................................ 41

Gambar 4.4.

Rangkaian TIL81 ................................................................ 41

Gambar 4.5.

Rangkaian Penguat LM386 ................................................. 42

Gambar 4.6.

Multivibrator IC SN7413 .................................................... 42

Gambar 4.7.

Rangkaian Pembagi Pulsa hingga 0,1 Hz ............................ 44

Gambar 4.8.

Rangkaian Lengkap Tachometer Digital ............................. 50

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Tabel Kebenaran Gerbang AND ............................................... 6 Tabel 2.2. Tabel Kebenaran Gerbang OR .................................................. 7 Tabel 2.3. Tabel Kebenaran Gerbang NOT ................................................ 8 Tabel 2.4. Tabel Kebenaran Flip-Flop RS .................................................. 14 Tabel 2.5. Tabel Kebenaran Flip-Flop RS terdetak .................................... 15 Tabel 2.6. Tabel Kebenaran Flip-Flop D ................................................... 17 Tabel 2.7. Kode Warna Resistor ................................................................ 19 Tabel 2.8. Nilai Kapasitor ......................................................................... 24 Tabel 4.1. Counter Up ............................................................................... 44 Tabel 4.2. Counter Down .......................................................................... 45

Universitas Sumatera Utara