Aplikasi Rangakaian Counter




1. Pendahuluan[Kembali]

Dalam era otomatisasi modern, sistem keamanan dan efisiensi bangunan menjadi prioritas utama. Salah satu penerapan teknologi digital yang banyak digunakan adalah smart door atau pintu pintar. Untuk meningkatkan fungsionalitasnya, sistem ini dapat dilengkapi dengan counter digital yang berfungsi menghitung jumlah orang yang masuk dan keluar ruangan secara otomatis. Counter ini bekerja dengan memanfaatkan sensor dan rangkaian logika digital untuk mencatat pergerakan, sehingga sistem dapat mengatur kondisi pintu—misalnya membuka otomatis ketika seseorang mendekat, atau mengunci saat ruangan sudah mencapai kapasitas tertentu. Dengan demikian, aplikasi counter pada smart door tidak hanya meningkatkan kenyamanan dan keamanan, tetapi juga membantu dalam pengelolaan ruangan secara efisien.

2. Tujuan[Kembali]

    1. Memahami prinsip kerja counter digital
    2. Menerapkan rangkaian counter 
    3. Mengembangkan keterampilan merancang sistem digital

3. Alat dan Bahan[Kembali]

  • 1. Power Supply

    Spesifikasi :
    1. Daya listrik (Power supply): Ini mengacu pada daya yang diberikan oleh sumber listrik ke peralatan elektronik. Daya ini diukur dalam watt (W). Spesifikasi daya listrik mencakup tegangan input yang diperlukan (misalnya 110V atau 220V AC) dan frekuensi (misalnya 50Hz atau 60Hz).
    2. Konsumsi daya (Power consumption): Ini adalah jumlah daya yang dikonsumsi oleh peralatan elektronik saat beroperasi. Konsumsi daya juga diukur dalam watt (W) dan umumnya dicantumkan dalam spesifikasi produk. Informasi ini membantu untuk mengetahui berapa banyak daya yang diperlukan oleh peralatan tersebut dan mempengaruhi kebutuhan daya listrik yang dibutuhkan.
    3. Daya output (Power output): Jika Anda merujuk pada peralatan yang menghasilkan daya, seperti power amplifier atau power bank, spesifikasi power output akan memberikan informasi tentang daya yang dihasilkan oleh perangkat tersebut. Ini juga diukur dalam watt (W) dan mungkin mencakup spesifikasi daya maksimum dan daya kontinu yang dapat dihasilkan.

            2. Voltmeter DC

    Spesifikasi :
    1. Rentang pengukuran: Ini mengacu pada rentang tegangan yang dapat diukur oleh voltmeter. Misalnya, voltmeter mungkin memiliki rentang pengukuran antara 0 hingga 10 volt atau 0 hingga 1000 volt
    2. Akurasi: Ini adalah tingkat ketepatan voltmeter dalam mengukur tegangan. Akurasi biasanya dinyatakan dalam persentase kesalahan maksimum. Sebagai contoh, voltmeter mungkin memiliki akurasi ±1% yang berarti kesalahan maksimum yang mungkin terjadi adalah 1% dari nilai yang diukur.
    3. Resolusi: Resolusi mengacu pada jumlah digit yang ditampilkan pada voltmeter. Resolusi yang lebih tinggi berarti voltmeter dapat menampilkan angka yang lebih rinci. Sebagai contoh, voltmeter dengan resolusi 3 digit dapat menampilkan angka hingga tiga angka di belakang koma.
    4. Impedansi input: Ini adalah resistansi internal voltmeter terhadap arus listrik yang melewati alat. Impedansi input yang lebih tinggi pada voltmeter memungkinkan pengukuran tegangan yang lebih akurat tanpa mengganggu sirkuit yang sedang diukur.
    5. Jenis input: Voltmeter dapat dirancang untuk mengukur tegangan searah (DC) atau tegangan bolak-balik (AC). Beberapa voltmeter juga dapat mengukur kedua jenis tegangan.

            3. Battery

    Spesifikasi :

    - Input voltage: ac 100~240v / dc 10~30v
    - Output voltage: dc 1~35v
    - Max. Input current: dc 14a
    - Charging current: 0.1~10a
    - Discharging current: 0.1~1.0a
    - Balance current: 1.5a/cell max
    - Max. Discharging power: 15w
    - Max. Input current: dc 14a
    - Jenis batre yg didukung: life, lilon, lipo 1~6s, lihv 1-6s, pb 1-12s, nimh, cd 1-16s
    - Ukuran: 126x115x49mm
    - Berat: 460gr

    BAHAN
         
            1. Motor DC
    Spesifikasi
    - Standard 130 Type DC motor
    - Operating Voltage: 4.5V to 9V
    - Recommended/Rated Voltage: 6V
    - Current at No load: 70mA (max)
    - No-load Speed: 9000 rpm
    - Loaded current: 250mA (approx)
    - Rated Load: 10g*cm
    - Motor Size: 27.5mm x 20mm x 15mm
    - Weight: 17 grams

            2. OP-Amp LM741
     
    (Inverting Amplifier)
    (Non Inverting Amplifier)

    Spesifikasi
    - Penguatan Tegangan Open-loop atau Av = ∞ (tak terhingga)
    - Tegangan Offset Keluaran (Output Offset Voltage) atau VOO = 0 (nol)
    - Impedansi Masukan (Input Impedance) atau Zin= ∞ (tak terhingga)
    - Karakteristik tidak berubah dengan suhu)
    - Lebar Pita (Bandwidth) atau BW = ∞ (tak terhingga)

            3. Gerbang AND




           4. Encoder IC 74147
     
    Konfigurasi :
    Tabel Kebenaran :

            5. Decoder IC 74247

    Konfigurasi pin :
    spesifikasi :
                

            6. Seven Segment Anoda
    Spesifikasi
    - Available in two modes Common Cathode (CC) and Common Anode (CA)
    - Available in many different sizes like 9.14mm,14.20mm,20.40mm,38.10mm,57.0mm and 100mm (Commonly used/available size is 14.20mm)y
    - Available colours: White, Blue, Red, Yellow and Green (Res is commonly used)
    - Low current operation
    - Better, brighter and larger display than conventional LCD displays.
    - Current consumption : 30mA / segment
    - Peak current : 70mA

         

           7. Sensor Touch
    Spesifikasi
    - Tegangan kerja : 2v s/d 5.5v (optimal 3V)
    - Output high VOH : 0.8 VCC (typical)
    - Output low VOL : 0.3 VCC (max)
    - Arus Output Pin Sink (@ VCC 3V, VOL 0.6V) : 8 mA

      8. Sensor Infrared
    Spesifikasi


4. Dasar Teori[Kembali]

 1. Sensor Touch
Berdasarkan fungsinya, Sensor Sentuh dapat dibedakan menjadi dua jenis utama yaitu Sensor Kapasitif dan Sensor Resistif. Sensor Kapasitif atau Capacitive Sensor bekerja dengan mengukur kapasitansi sedangkan sensor Resistif bekerja dengan mengukur tekanan yang diberikan pada permukaannya.
1) Sensor Kapasitif
Sensor sentuh Kapasitif merupakan sensor sentuh yang sangat populer pada saat ini, hal ini dikarenakan Sensor Kapasitif lebih kuat, tahan lama dan mudah digunakan serta harga yang relatif lebih murah dari sensor resistif. Ponsel-ponsel pintar saat ini telah banyak yang menggunakan teknologi ini karena juga menghasilkan respon yang lebih akurat. Berbeda dengan Sensor Resistif yang menggunakan tekanan tertentu untuk merasakan perubahan pada permukaan layar, Sensor Kapasitif memanfaatkan sifat konduktif alami pada tubuh manusia untuk mendeteksi perubahan layar sentuhnya. Layar sentuh sensor kapasitif ini terbuat dari bahan konduktif (biasanya Indium Tin Oxide atau disingkat dengan ITO) yang dilapisi oleh kaca tipis dan hanya bisa disentuh oleh jari manusia atau stylus khusus ataupun sarung khusus yang memiliki sifat konduktif.

2) Sensor resistif
sensor sentuh resistif ini tidak tergantung pada sifat listrik yang terjadi pada konduktivitas pelat logam. Sensor Resistif bekerja dengan mengukur tekanan yang diberikan pada permukaannya. Karena tidak perlu mengukur perbedaan kapasitansi, sensor sentuh resistif ini dapat beroperasi pada bahan non-konduktif seperti pena, stylus atau jari di dalam sarung tangan. Sensor sentuh resistif terdiri dari dua lapisan konduktif yang dipisahkan oleh jarak atau celah yang sangat kecil. Dua lapisan konduktif (lapisan atas dan lapisan bawah) ini pada dasarnya terbuat dari sebuah film. Film-film umumnya dilapisi oleh Indium Tin Oxide yang merupakan konduktor listrik yang baik dan juga transparan (bening). Cara kerjanya hampir sama dengan sebuah sakelar, pada saat film lapisan atas mendapatkan tekanan tertentu baik dengan jari maupun stylus, maka film lapisan atas akan bersentuhan dengan film lapisan bawah sehingga menimbulkan aliran listrik pada titik koordinat tertentu layar tersebut dan memberikan signal ke prosesor untuk melakukan proses selanjutnya.

Konfigurasi
Grafik respon
  

       


        2. Sensor Infrared


Sensor Infrared adalah komponen elektronika yang dapat mendeteksi benda ketika cahaya infra merah terhalangi oleh benda. Sensor infared terdiri dari led infrared sebagai pemancar sedangkan pada bagian penerima biasanya terdapat foto transistor, fotodioda, atau inframerah modul yang berfungsi untuk menerima sinar inframerah yang dikirimkan oleh pemancar.

Grafik respon sensor



           
            3. Buzzer
                                        





Kata buzzer sebetulnya berasal dari Bahasa Inggris, artinya bel, lonceng, atau alarm. Sedangkan pengertian buzzer secara harfiah adalah alat yang digunakan untuk atau dimanfaatkan untuk menyampaikan dan menyebarluaskan pengumuman. Jadi pada bagian ini buzzer digunakan sebagai output yaitu sebagai penanda atau sebagai bel peringatan.

        4.  Logic state

                                            








Gerbang Logika (Logic Gates) adalah sebuah entitas untuk melakukan pengolahan input-input yang berupa bilangan biner (hanya terdapat 2 kode bilangan biner yaitu, angka 1 dan 0) dengan menggunakan Teori Matematika Boolean sehingga dihasilkan sebuah sinyal output yang dapat digunakan untuk proses berikutnya.  

Input dan Output pada Gerbang Logika hanya memiliki 2 level. Kedua Level tersebut pada umumnya dapat dilambangkan dengan :

  • HIGH (tinggi) dan LOW (rendah)
  • TRUE (benar) dan FALSE (salah)
  • ON (Hidup) dan OFF (Mati)
  • 1 dan 0

 7 jenis gerbang logika :

  1. Gerbang AND : Apabila semua / salah satu input merupakan bilangan biner (berlogika) 0, maka output akan menjadi 0. Sedangkan jika semua input adalah bilangan biner (berlogika) 1, maka output akan berlogika 1.
  2. Gerbang OR  : Apabila semua / salah satu input merupakan bilangan biner (berlogika) 1, maka output akan menjadi 1. Sedangkan jika semua input adalah bilangan biner (berlogika) 0, maka output akan berlogika 0.
  3. Gerbang NOT : Fungsi Gerbang NOT adalah sebagai Inverter (pembalik). Nilai output akan berlawanan dengan inputnya.
  4. Gerbang NAND : Apabila semua / salah satu input bilangan biner (berlogika) 0, maka outputnya akan berlogika 1. Sedangkan jika semua input adalah bilangan biner (berlogika) 1, maka output akan berlogika 0.
  5. Gerbang NOR : Apabila semua / salah satu input bilangan biner (berlogika) 1, maka outputnya akan berlogika 0. Sedangkan jika semua input adalah bilangan biner (berlogika) 0, maka output akan berlogika 1.
  6. Gerbang XOR : Apabila input berbeda (contoh : input A=1, input B=0) maka output akan berlogika 1. Sedangakan jika input adalah sama, maka output akan berlogika 0.
  7. Gerbang XNOR : Apabila input berbeda (contoh : input A=1, input B=0) maka output akan berlogika 0. Sedangakan jika input adalah sama, maka output akan berlogika 1. 
        5. OPAMP

Operational Amplifier atau lebih dikenal dengan istilah Op-Amp adalah salah satu dari bentuk IC Linear yang berfungsi sebagai Penguat Sinyal listrik. Sebuah Op-Amp terdiri dari beberapa Transistor, Dioda, Resistor dan Kapasitor yang terinterkoneksi dan terintegrasi sehingga memungkinkannya untuk menghasilkan Gain (penguatan) yang tinggi pada rentang frekuensi yang luas. Dalam bahasa Indonesia, Op-Amp atau Operational Amplifier sering disebut juga dengan Penguat Operasional. Terminal yang terdapat pada Simbol Op-Amp (Operational Amplifier/penguat operasional) diantaranya adalah :

  1. Masukan non-pembalik (Non-Inverting) +
  2. Masukan pembalik (Inverting) –
  3. Keluaran Vout
  4. Catu daya positif +V
  5. Catu daya negatif -V
Karakteristik Faktor Penguat atau Gain pada Op-Amp pada umumnya ditentukan oleh Resistor Eksternal yang terhubung diantara Output dan Input pembalik (Inverting Input). Konfigurasi dengan umpan balik negatif (Negative Feedback) ini biasanya disebut dengan Closed-Loop configuration atau Konfigurasi Lingkar Tertutup.  Sedangkan pada Konfigurasi Lingkar Terbuka atau Open-Loop Configuration, besar penguatannya adalah tak terhingga (∞) sehingga besarnya tegangan output hampir atau mendekati tegangan Vcc.
Konfigurasi Op-Amp (Closed loop and Open Loop)
            
            6. Motor DC

                                









Motor Listrik DC atau DC Motor adalah suatu perangkat yang mengubah energi listrik menjadi energi kinetik atau gerakan (motion). Motor DC ini juga dapat disebut sebagai Motor Arus Searah. Seperti namanya, DC Motor memiliki dua terminal dan memerlukan tegangan arus searah atau DC (Direct Current) untuk dapat menggerakannya. Motor Listrik DC ini biasanya digunakan pada perangkat-perangkat Elektronik dan listrik yang menggunakan sumber listrik DC seperti Vibrator Ponsel, Kipas DC dan Bor Listrik DC. Motor Listrik DC atau DC Motor ini menghasilkan sejumlah putaran per menit atau biasanya dikenal dengan istilah RPM (Revolutions per minute) dan dapat dibuat berputar searah jarum jam maupun berlawanan arah jarum jam apabila polaritas listrik yang diberikan pada Motor DC tersebut dibalikan. 

Bentuk dan Simbol Motor DC

Pengertian Motor DC dan Prinsip Kerjanya

Prinsip Kerja Motor DC
Terdapat dua bagian utama pada sebuah Motor Listrik DC, yaitu Stator dan Rotor. Stator adalah bagian motor yang tidak berputar, bagian yang statis ini terdiri dari rangka dan kumparan medan. Sedangkan Rotor adalah bagian yang berputar, bagian Rotor ini terdiri dari kumparan Jangkar. Dua bagian utama ini dapat dibagi lagi menjadi beberapa komponen penting yaitu diantaranya adalah Yoke (kerangka magnet), Poles (kutub motor), Field winding (kumparan medan magnet), Armature Winding (Kumparan Jangkar), Commutator (Komutator) dan Brushes (kuas/sikat arang).


5. Percobaan [Kembali]

Gambar rangkaian:

Cara Kerja Rangkaian

Rangkaian ini bekerja sebagai sistem pintu otomatis yang dapat mendeteksi orang, membuka pintu, dan menghitung jumlah akses/pintu terbuka.

Pertama, sensor IR obstacle diletakkan di depan pintu. Sensor ini berfungsi mendeteksi keberadaan manusia di depan pintu. Jika ada orang mendekat, output sensor berubah menjadi logika 1.

Kedua, touch sensor diletakkan pada gagang pintu. Sensor ini mendeteksi apakah orang tersebut menyentuh gagang pintu. Jika gagang disentuh, output touch sensor juga menjadi logika 1.

Sinyal dari sensor IR dan touch sensor kemudian masuk ke rangkaian op-amp/comparator. Bagian ini berfungsi menstabilkan dan memastikan sinyal sensor benar-benar terbaca sebagai logika digital.

Setelah itu, sinyal masuk ke IC 74LS11 sebagai gerbang logika AND. Gerbang AND hanya akan menghasilkan output 1 jika semua syarat terpenuhi, yaitu:

Sensor IRTouch SensorKondisi
00Pintu tidak aktif
10Ada orang, tetapi belum menyentuh gagang
01Sentuhan tidak valid
11Akses valid, pintu aktif

Jika output gerbang AND bernilai 1, maka sinyal masuk ke resistor dan transistor Q1. Transistor bekerja sebagai saklar untuk mengaktifkan relay. Saat relay aktif, motor pintu mendapat sumber tegangan dari baterai, sehingga pintu dapat terbuka.

Bagian Counter

Rangkaian ini juga menggunakan IC 74LS90 sebagai counter. Counter berfungsi menghitung jumlah akses atau jumlah pintu terbuka.

Ketika akses valid terjadi, sinyal akan masuk ke clock counter. Setiap ada satu akses valid, hitungan counter bertambah satu.

Output counter berbentuk data biner, lalu masuk ke IC 7448/7446 sebagai decoder BCD ke 7-segment. Decoder ini mengubah data biner menjadi angka yang bisa ditampilkan pada seven segment.

Jadi, seven segment menampilkan jumlah orang yang berhasil mengakses pintu atau jumlah pintu terbuka.

Fungsi LDR sebagai Feedback Pintu

Pada bagian kanan atas terdapat LDR yang dipasang di kusen pintu. LDR ini berfungsi sebagai sensor feedback untuk memastikan apakah pintu benar-benar terbuka.

Saat pintu terbuka, cahaya yang diterima LDR berubah. Perubahan ini menghasilkan tegangan yang masuk ke op-amp sebagai comparator. Jika tegangan melewati batas referensi dari potensiometer, output comparator berubah menjadi logika digital.

Sinyal dari LDR ini kemudian masuk ke counter kedua. Artinya, sistem tidak hanya mendeteksi perintah buka pintu, tetapi juga memastikan bahwa pintu benar-benar terbuka.

Video Penjelasan:


6. Download[Kembali]



Komentar

Posting Komentar

Postingan populer dari blog ini

Gambar
Bahan Presentasi Untuk Matakuliah Elektronika 2025 Oleh: Arina Putri Widiastuti 2410952058 Dosen Pengampu:  Dr. Darwison, M.T Referensi:  a. Darwison, 2010, "TEORI SIMULASI DAN APLIKASI ELEKTRONIKA", Jilid 1, ISBN: 978-602-9081-10-7, CV Ferila, Padang  b. Darwison, 2010, "TEORI SIMULASI DAN APLIKASI ELEKTRONIKA", Jilid 2, ISBN: 978-602-9081-10-8, CV Ferila, Padang  c. Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky, Electronic Devices and Circuit Theory, Pearson, 2013  d. Jimmie J. Cathey, Theory and Problems of Electronic Device and Circuit, McGraw Hill, 2002.  e. Keith Brindley, Starting Electronics, Newness 3rd Edition, 2005  f. Ian R. Sinclair and John Dunton, Practical Electronics Handbook, Newness, 2007.  g. John M. Hughes, Practical Electronics: Components and Techniques, O'Reilly Media, 2016.
Baca selengkapnya