Minggu, 16 Juli 2023

Encoder dan Decoder



Tugas Aplikasi Encoder Decoder
Sistem Digital
ATM Beras Pintar

1. Tujuan[Back]

a.      Mengetahui pengaplikasian encoder decoder

b.      Mengetahui cara membuat rangkaian alat pendeteksi telur busuk.

c.      Dapat menjelaskan prinsip kerja alat pendeteksi telur busuk

2. Alat dan Bahan[Back]
A. Alat

Instrument
1) DC Voltmeter

Generator Daya
1) Baterai
 

2) Power Supply

B. Bahan:

1. Resistor


2. Dioda 1N4001


3. Transistor NPN BC547


4. OP AMP LS741



5. Gerbang NOT 7404

6. Gerbang AND74LS08
Input Voltage
7V
Operating Free Air Temperature Range
0
°
C to
+
70
°
C
Storage Temperature Range
−
65
°
C to
+
150
°
C

Komponen Input

1. Switch atau Button

2. Sensor touch

 
4. Sensor mpx5010dp

5. Sensor GP2D120

5. Sensor IR

6. Encoder  (IC 74147)


7. Decoder IC 7447


Komponen Output

1. LED

2. Relay


3. Motor DC 

4. Buzzer 

5. Potensiometer

6. Seven Segment Anoda


3. Dasar Teori[Back]

  • RESISTOR 

Resistor merupakan komponen elektronika dasar yang digunakan untuk membatasi jumlah arus yang mengalir dalam satu rangkaian.Sesuai dengan namanya, resistor bersifat resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon. Resistor memiliki simbol seperti gambar dibawah ini :


Simbol Resistor

Resistor mempunyai nilai resistansi (tahanan) tertentu yang dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin dimana nilai tegangan terhadap resistansi tersebut berbanding lurus dengan arus yang mengalir, berdasarkan persamaan Hukum OHM :


Dimana V adalah tegangan,  I adalah kuat arus, dan R adalah Hambatan.

Di dalam resistor, terdapat ketentuan untuk membaca nilai resistor yang diwakili dengan kode warna dengan ketentuan di bawah ini :



Sebagian besar resistor yang kita lihat memiliki empat pita berwarna . Oleh karena itu ada cara membacanya seperti ketentuan dibawah ini :
1. Dua pita pertama dan kedua menentukan nilai dari resistansi
2. Pita ketiga menentukan faktor pengali, yang akan memberikan nilai resistansi.
3. Dan terakhir, pita keempat menentukan nilai toleransi.


Rumus Resistor:

Seri : Rtotal = R1 + R2 + R3 + ….. + Rn

Dimana :
Rtotal = Total Nilai Resistor
R1 = Resistor ke-1
R2 = Resistor ke-2
R3 = Resistor ke-3
Rn = Resistor ke-n

Paralel: 1/Rtotal = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ….. + 1/Rn

Dimana :
Rtotal = Total Nilai Resistor
R1 = Resistor ke-1
R2 = Resistor ke-2
R3 = Resistor ke-3
Rn = Resistor ke-n

  • Dioda
Dioda adalah komponen elektronika yang terdiri dari dua kutub dan berfungsi menyearahkan arus. Komponen ini terdiri dari penggabungan dua semikonduktor yang masing-masing diberi doping (penambahan material) yang berbeda, dan tambahan material konduktor untuk mengalirkan listrik.Dioda memiliki simbol sebagai berikut :
Gambar Simbol Dioda

Cara Kerja Dioda

Secara sederhana, cara kerja dioda dapat dijelaskan dalam tiga kondisi, yaitu kondisi tanpa tegangan (unbiased), diberikan tegangan positif (forward biased), dan tegangan negatif (reverse biased).

A. Kondisi tanpa tegangan

Pada kondisi tidak diberikan tegangan akan terbentuk suatu perbatasan medan listrik pada daerah P-N junction. Hal ini terjadi diawali dengan proses difusi, yaitu bergeraknya muatan elektro dari sisi n ke sisi p. Elektron-elektron tersebut akan menempati suatu tempat di sisi p yang disebut dengan holes. Pergerakan elektron-elektron tersebut akan meninggalkan ion positif di sisi n, dan holes yang terisi dengan elektron akan menimbulkan ion negatif di sisi p. Ion-ion tidak bergerak ini akan membentuk medan listrik statis yang menjadi penghalang pergerakan elektron pada dioda.

B. Kondisi tegangan positif (Forward-bias)

Pada kondisi ini, bagian anoda disambungkan dengan terminal positif sumber listrik dan bagian katoda disambungkan dengan terminal negatif. Adanya tegangan eksternal akan mengakibatkan ion-ion yang menjadi penghalang aliran listrik menjadi tertarik ke masing-masing kutub. Ion-ion negatif akan tertarik ke sisi anoda yang positif, dan ion-ion positif akan tertarik ke sisi katoda yang negatif. Hilangnya penghalang-penghalang tersebut akan memungkinkan pergerakan elektron di dalam dioda, sehingga arus listrik dapat mengalir seperti pada rangkaian tertutup.

C. Kondisi tegangan negatif (Reverse-bias)

Pada kondisi ini, bagian anoda disambungkan dengan terminal negatif sumber listrik dan bagian katoda disambungkan dengan terminal positif. Adanya tegangan eksternal akan mengakibatkan ion-ion yang menjadi penghalang aliran listrik menjadi tertarik ke masing-masing kutub. Pemberian tegangan negatif akan membuat ion-ion negatif tertarik ke sisi katoda (n-type) yang diberi tegangan positif, dan ion-ion positif tertarik ke sisi anoda (p-type) yang diberi tegangan negatif. Pergerakan ion-ion tersebut searah dengan medan listrik statis yang menghalangi pergerakan elektron, sehingga penghalang tersebut akan semakin tebal oleh ion-ion. Akibatnya, listrik tidak dapat mengalir melalui dioda dan rangkaian diibaratkan menjadi rangkaian terbuka.

Rumus

rumus

  • Transistor NPN
Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, di mana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya. Kapasitor NPN memiliki simbol seperti gambar di bawah ini:
Simbol Transistor BC547
Terdapat rumus rumus dalam mencari transistor seperti rumus di bawah ini:

Rumus dari Transitor adalah :

hFE = iC/iB

        dimana,   iC = perubahan arus kolektor 

        iB = perubahan arus basis 

        hFE = arus yang dicapai


Rumus dari Transitor adalah :

Karakteristik Input

Transistor adalah komponen aktif yang menggunakan aliran electron sebagai prinsip kerjanya didalam bahan. Sebuah transistor memiliki tiga daerah doped yaitu daerah emitter, daerah basis dan daerah disebut kolektor. Transistor ada dua jenis yaitu NPN dan PNP. Transistor memiliki dua sambungan: satu antara emitter dan basis, dan yang lain antara kolektor dan basis. Karena itu, sebuah transistor seperti dua buah dioda yang saling bertolak belakang yaitu dioda emitter-basis, atau disingkat dengan emitter dioda dan dioda kolektor-basis, atau disingkat dengan dioda kolektor.
Bagian emitter-basis dari transistor merupakan dioda, maka apabila dioda emitter-basis dibias maju maka kita mengharapkan akan melihat grafik arus terhadap tegangan dioda biasa. Saat tegangan dioda emitter-basis lebih kecil dari potensial barriernya, maka arus basis (Ib) akan kecil. Ketika tegangan dioda melebihi potensial barriernya, arus basis (Ib) akan naik secara cepat.

Karakteristik Output
Sebuah transistor memiliki empat daerah operasi yang berbeda yaitu daerah aktif, daerah saturasi, daerah cutoff, dan daerah breakdown. Jika transistor digunakan sebagai penguat, transistor bekerja pada daerah aktif. Jika transistor digunakan pada rangkaian digital, transistor biasanya beroperasi pada daerah saturasi dan cutoff. Daerah breakdown biasanya dihindari karena resiko transistor menjadi hancur terlalu besar.

Gelombang I/O Transistor


Jenis jenis bias pada transistor
















  • OP-AMP
Simbol  
 
Berfungsi sebagai penguat atau pembanding tegangan input dengan output.


Karakteristik 
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)
Impedansi Output (Output Impedance ) atau Zout = 0 (nol)
Lebar Pita (Bandwidth) atau BW = ∞ (tak terhingga)
Karakteristik tidak berubah dengan suhu

 

Pengaplikasian

Inverting Amplifier


NonInverting

Komparator

Adder

Bentuk Gelombang

  • Gerbang AND
Gerbang AND

Gambar 1.1 (a) Rangkaian dasar gerbang AND (b) Simbol gerbang AND 
Tabel 1.1 Tabel Kebenaran Logika AND
Bisa dilihat diatas bahwa keluaran akan bernilai 1 jika semua nilai input adalah 1, dan jika salah satu atau lebih input ada yang bernilai nol maka output akan bernilai nol.


  • Gerbang NOT (IC 7404)

 


Gerbang NOT atau disebut juga "NOT GATE" atau Inverter (Gerbang Pembalik) adalah jenis gerbang logika yang hanya memiliki satu input (Masukan) dan satu output (keluaran). Dikatakan Inverter (gerbang pembalik) karena gerbang ini akan menghasilkan nilai ouput yang berlawanan dengan nilai inputnya . Untuk lebih jelasnya perhatikan simbol dan tabel kebenaran gerbang NOT berikut.



Pada gerbang logika NOT, simbol yang menandakan operasi gerbang logika NOT adalah tanda minus (-) diatas variabel, perhatikan gambar diatas.

Perhatikan tabel kebenaran gerbang NOT. Cara cepat untuk mengingat tabelnya adalah dengan mengingat pernyataan berikut. "Gerbang NOT akan menghasilkan output (keluaran) logika 1 bila variabel input (masukan) bernilai logika 0" sebalikanya "Gerbang NOT akan menghasilkan keluaran logika 0 bila input (masukan) bernilai logika 1"

  • Decoder (IC 7447)


    •     IC BCD 7447 merupakan IC yang bertujuan mengubah data BCD (Binary Coded Decimal) menjadi suatu data keluaran untuk seven segment. IC 7447 yang bekerja pada tegangan 5V ini khusus untuk menyalakan seven segment dengan konfigurasi common anode. Sedangkan untuk menyalakan tampilan seven segment yang bekerja pada konfigurasi common cathode menggunakan IC BCD 7448. 

        IC ini sangat membantu untuk meringkas masukan seven segmen dengan jumlah 7 pin, sedangkan jika menggunakan BCD cukup dengan 4 bit masukan. IC BCD bisa juga disebut dengan driver seven segment. Berikut konfigurasi Pin IC 7447.

    Konfigurasi Pin Decoder:

    a. Pin Input IC BCD, memiliki fungsi sebagai masukan IC BCD yang terdiri dari 4 Pin, nama     pin masukan BCD dilangkan dengan huruf kapital yaitu A, B, C  dan D. Pin input berkeja    dengan logika High=1.

    b. Pin Ouput IC BCD, memiliki fungsi untuk mengaktifkan seven segmen sesuai data yang    diolah dari pin input. Pin output berjumlah 7 pin yang namanya dilambangkan dengan    aljabar huruf kecil yaitu, b, c, d, e, f dan g. Pin Output bekerja dengan logika low=0. Karena itulah IC 7447 digunakan untuk seven segment common anode.

    c. Pin LT (Lamp Test) memiliki fungsi untuk mengaktifkan semua output menjadi aktif low,        sehingga semua led pada seven segmen menyala dan menampilkan angka 8. Pin LT akan aktif jika diberi logika low. Pin ini juga digunakan untuk mengetes kondisi LED pada seven segment.

    d. Pin RBI (Ripple Blanking Input) memiliki fungsi untuk menahan data input (disable input), pin RBI akan aktif jika diberi logika low. Sehingga seluruh pin output akan berlogika High, dan seven segment tidak aktif.

    e. Pin RBO (Ripple blanking Output) memiliki fungsi untuk menahan data output (disable output), pin RBO ini akan aktif jika diberikan logika Low. Sehingga seluruh pin output akan berlogika High, dan seven segment tidak aktif.

    Pada aplikasi IC dekoder 7447, ketiga pin (LT, RBI dan RBO) harus diberi logika HIGH=1 agar tidak aktif. Baik IC 7447 atau 7448 pada bagian output perlu dipasang resistor untuk membatasi arus yang keluar sehingga led pada seven segment bekerja secara optimal. Berikut ini rangkaian IC dekoder 7448 untuk konfigurasi seven segment common cathode.

    • Encoder 74147


        IC 74147 adalah IC encoder digital yang mengkodekan 9 jalur input menjadi 4 jalur output. Ini juga dikenal sebagai encoder prioritas Desimal ke BCD. Istilah encoder prioritas digunakan karena menyediakan pengkodean untuk jalur data urutan tertinggi sebagai prioritas pertama. Itu dibuat menggunakan teknologi Transistor-Transistor Logic (TTL). Ini adalah IC encoder 10 hingga 4. Pada artikel ini, kita akan melihat Diagram Pin IC 74147, Diagram Sirkuit Internal IC 74147, dan tabel Truth atau tabel fungsi IC 74147.

    Here, you can see the truth table of IC 74147

  • Sensor Infrared

    A. Konfigurasi Pin

    Pin Name

    Description

    VCC

    Power Supply Input

    GND

    Power Supply Ground

    OUT

    Active High Output


    B. Spesifikasi

    • 5VDC Operating voltage

    • I/O pins are 5V and 3.3V compliant

    • Range: Up to 20cm

    • Adjustable Sensing range

    • Built-in Ambient Light Sensor

    • 20mA supply current

    • Mounting hole

    • Size: 50 x 20 x 10 mm (L x B x H)

    •  Hole size: φ2.5mm

    C. Grafik Respon
    Gambar grafik respon Sensor Infrared

    5. Sensor touch

     
    A. Spesifikasi :
    • Operating voltage 2.0V~5.5V
    • Operating current @VDD=3V, no load
    • At low power mode typical 1.5uA, maximum 3.0uA
    • The response time max 220mS at low power mode @VDD=3V
    • Sensitivity can adjust by the capacitance(0~50pF) outside
    • Stable touching detection of human body for replacing traditional direct switch key
    • Provides Low Power mode
    • Provides direct mode、toggle mode by pad option(TOG pin) Q pin is CMOS output
    • All output modes can be selected active high or active low by pad option(AHLB pin)
    • After power-on have about 0.5sec stable-time, during the time do not touch the key pad, and the function is disabled
    • Auto calibration for life at low power mode the re-calibration period is about 4.0sec normally, when key detected touch and released touch, the auto re-calibration will be redoing after about 16sec from releasing key
    • The sensitivity of TTP223N-BA6 is better than TTP223-BA6’s. but the stability of TTP223N-BA6 is worse than TTP223-BA6’s.

    B. Konfigurasi Pin :

    * Pin 1 : Vcc

    * Pin 2 : Gnd

    * Pin 3 : Vout


    C. grafik respon

    6. Sensor Jarak GP2D120








    7. Sensor mpx5010dp

    Pressure Type:absolute; 
    Sensitivity, V/p:45Mv/kpa; 
    Operating Pressure Min:15Kpa; 
    Operating Pressure Max:115Kpa; 
    Supply Voltage Min:4.75V; 
    Supply Voltage Max:5.25V; 
    Sensor Case Style:sop; 
    No. Of Pins:8Pins; 
    Product Range:-; 
    Msl:- Rohs Compliant: Yes

Model:

NF101

Category：

Single point load cells

Capacity:

50,100,200,500N

Rated Output:

1.0±20%mV/V

Material:

Stainless steel

Protection Class:

IP65



  • 7 Segment Anoda

   

    Seven segment merupakan bagian-bagian yang digunakan untuk menampilkan angka atau bilangan decimal. Seven segment tersebut terbagi menjadi 7 batang LED yang disusun membentuk angka 8 dengan menggunakan huruf a-f yang disebut DOT MATRIKS. Setiap segment ini terdiri dari 1 atau 2 LED (Light Emitting Dioda). Seven segment bisa menunjukan angka-angka desimal serta beberapa bentuk tertentu melalui gabungan aktif atau tidaknya LED penyususnan dalam seven segment.

    Supaya memudahkan penggunaannnya biasanya memakai sebuah sebuah seven segment driver yang akan mengatur aktif atau tidaknya led-led dalam seven segment sesuai dengan inputan biner yang diberikan. Bentuk tampilan modern disusun sebagai metode 7 bagian atau dot matriks. Jenis tersebut sama dengan namanya, menggunakan sistem tujuh batang led yang dilapis membentuk angka 8 seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas. Huruf yang dilihatkan dalam gambar itu ditetapkan untuk menandai bagian-bagian tersebut.

    Dengan menyalakan beberapa segmen yang sesuai, akan dapat diperagakan digit-digit dari 0 sampai 9, dan juga bentuk huruf A sampai F (dimodifikasi). Sinyal input dari switches tidak dapat langsung dikirimkan ke peraga 7 bagian, sehingga harus menggunakan decoder BCD (Binary Code Decimal) ke 7 segmen sebagai antar muka. Decoder tersebut terbentuk  dari pintu-pintu akal yang masukannya berbetuk digit BCD dan keluarannya berupa saluran-saluran untuk mengemudikan tampilan 7 segmen.

Tabel Pengaktifan Seven Segment Display



4. Percobaan[Back]

4.1 Prosedur Percobaan

    1. Siapkan semua alat dan bahan yang diperlukan

    2. Disarankan agar membaca datasheet setiap komponen

    3. Cari kompnen yang diperlukan di library proteus

    4. Pasang dan simulasikan rangkaian tersebut

4.2 Rangkaian Simulasi


4.3 Prinsip Kerja

Sistem Beras Tidak Dikeluarkan
Sensor MPXA6115A6U mendeteksi tekanan <30KPa maka beras tinggal sedikit. tegangan 0.29 V akan diumpankan ke kaki non inverting Op Amp yang bekerja sebagai Detektor Non Inverting. Rumus Vout = (V1-V2) x Aol. Dimana V1 adalah tegangan di kaki non inverting dan V2 adalah tegangan di kaki inverting. Jadi di dapatkan (0.29 - 0.28) * 200.000 = 2000 dimana hasilnya bernilai + dan nilai tegangan output akan mendekati nilai Vsat+. Disini nilai tegangan output detektor adalah +3.99V yang nantinya diumpankan pada gerbang AND dan diteruskan kepada resistor dan diumpankan ke kaki base transistor. Vbe yang terdeteksi sebesar +0.78V sehingga transistor on karena Vbe telah melebihi +0.6V. Akibat dari transistor on adalah, arus dari power +5V akan mengalir ke relay dan terus ke kaki kolektor dan menuju kaki emitor lalu ke ground. Maka nantinya switch akan berpindah sehingga terbentuk loop arus baterai pada rangkaian sehingga Lampu indikator dan buzzer aktif memberikan peringatan agar beras diisi ulang. Selain itu keadaan ini akan mencegah beras dituangkan walaupun sensor lainnya aktif.
Sensor MPXA6115A6U mendeteksi tekanan <30KPa maka beras tinggal sedikit (berlogika 0) dan diumpankan  ke gerbang not menjadi logika 0. Diumpankan ke kaki A dari Encoder dan outputnya do notkan dan diumpankan ke kaki decoder sehingga pada seven segmen ditunjukkan angka 0.

Sistem Beras Dikeluarkan.
Saat sensor MPXA6115A6U mendeteksi tekanan >30KPa, Sensor IR berlogika 1, touch sensor berlogika 1,  sensor GP2D120 mendeteksi gerak <10cm maka tegangan 0.29 V akan diumpankan ke kaki non inverting Op Amp yang bekerja sebagai Detektor Non Inverting. Rumus Vout = (V1-V2) x Aol. Dimana V1 adalah tegangan di kaki non inverting dan V2 adalah tegangan di kaki inverting. Jadi di dapatkan (0.29 - 0.28) * 200.000 = 2000 dimana hasilnya bernilai + dan nilai tegangan output akan mendekati nilai Vsat+. Disini nilai tegangan output detektor adalah +3.99V yang nantinya diumpankan pada gerbang AND dan diteruskan kepada resistor dan diumpankan ke kaki base transistor. Vbe yang terdeteksi sebesar +0.78V sehingga transistor on karena Vbe telah melebihi +0.6V. Akibat dari transistor on adalah, arus dari power +5V akan mengalir ke relay dan terus ke kaki kolektor dan menuju kaki emitor lalu ke ground. Maka nantinya switch akan berpindah sehingga terbentuk loop arus baterai pada rangkaian motor untuk menuangkan beras berjalan.
Sensor MPXA6115A6U mendeteksi tekanan >30KPa maka beras tinggal sedikit (berlogika 0) dan diumpankan  ke gerbang not menjadi logika 0. Diumpankan ke kaki A dari Encoder dan outputnya do notkan dan diumpankan ke kaki decoder sehingga pada seven segmen ditunjukkan angka 1.
Sensor IR logika 1 dan sensor touch logika 1 diumpankan ke kaki pada gerbang AND. Gerbang AND berinputkan Sensor touch dan Sensor IR Obstacle yang berlogika 1 1 maka outputnya adalah 5.


5. Video[Back]



6. Link Download[Back]
-

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Langganan: Posting Komentar (Atom)

Tugas Besar Machine Learning: Penerapan Penerapan Jaringan Syaraf Tiruan Backpropagation untuk Smart Control Early Warning System (EWS)

Referensi : Rahardi, G. A. (2023). Penerapan Jaringan Syaraf Tiruan Backpropagation untuk Smart Control Early Warning System (EWS).  CYCLOTR...

  • Tugas Besar
    [menuju akhir] [KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA] Tugas Besar DAFTAR ISI 1. Pendahuluan 2. Tujuan 3. Alat dan Bahan 4. Dasar Teor...
  • Modul 1
    [KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA] DAFTAR ISI 1. Pendahuluan 2. Tujuan 3. Alat dan Bahan 4. Dasar Teori 5. Percobaan Percobaan ...
  • Tugas Besar: Sistem Otomasi Greenhouse untuk Tanaman Tomat
    [KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA] DAFTAR ISI 1. Tujuan 2. Alat dan Bahan 3. Dasar Teori 4. Percobaan Rangkaian 5. File Downlo...