Aplikasi Mux-Demux

Aplikasi Mux Demux
Keamanan Laboratotium

  1.Tujuan[kembali]

  1. Untuk memahami bagaimana sistem digital bekerja
  2. Untuk memahami pengaplikasian mux demux dalam keamanana laboratorium


 2.Alat dan Bahan[kembali]

1. Alat

    - Power Supply

     

    - Voltmeter

     

    - Motor DC



2. Bahan

    - Resistor

    Resistor ini digunakan pada sebagai hambatan yang resistansinya ditentukan untuk tiap-tiap cabang. 

    - Transistor


                        Spesifikasi:

    *Bi-Polar NPN Transistor

    *DC Current Gain (hFE) is 800 maximum

    *Continuous Collector current (IC) is 100mA

    *Emitter Base Voltage (VBE) is 6V

    *Base Current(IB) is 5mA maximum

    *Available in To-92 Package

    Konfigurasi Pin :

    *collector  Current flows in through collector
    *base   Controls the biasing of transistor
    *emitter  Current Drains out through emitter 

    - OP-AMP


    Pada IC ini terdapat dua pin input, dua pin power supply, satu pin output, satu pin NC (No Connection), dan dua pin offset null. Pin offset null memungkinkan kita untuk melakukan sedikit pengaturan terhadap arus internal di dalam IC untuk memaksa tegangan output menjadi nol ketika kedua input bernilai nol.




 - Sound Sensor


Sensor Suara adalah sensor yang memiliki cara kerja merubah besaran suara menjadi besaran listrik. Pada dasarnya prinsip kerja pada alat ini hampir mirip dengan cara kerja sensor sentuh pada perangkat seperti telepon genggam, laptop, dan notebook. Sensor ini bekerja berdasarkan besar kecilnya kekuatan gelombang suara yang mengenai membran sensor yang menyebabkan bergeraknya membran sensor yang memiliki kumparan kecil dibalik membran tersebut naik dan turun. Kecepatan gerak kumparan tersebut menentukan kuat lemahnya gelombang listrik yang dihasilkannya.
Spesifikasi :
  • Sensitivitas dapat diatur (pengaturan manual pada potensiometer)
  • Condeser yang digunakan memiliki sensitivitas yang tinggi
  • Tegangan kerja antara 3.3V – 5V
  • Terdapat 2 pin keluaran yaitu tegangan analog dan Digital output
  • Sudah terdapat lubang baut untuk instalasi
  • Sudah terdapat indikator led
Konfigurasi pin:

Grafik:


      

- Rain sensor

spefikasi
  • Vin : DC 5V
  • Indikator power dan indikator basah
  • Adjustable sensitivity via potensio
  • Output : Analog dan Digital
  • Nilai output tegangan saat kering = 5V. Semakin basah nilai output tegangan semakin berkurang
  • Dimensi board sensor : 5,4 cm x 4 cm
  • Dimensi board pengkondisi sinyal : 3 cm x 1,6 cm
  • Berat : 10 gr
Pin Configuration
1.VCC: 5V DC 
2.GND: ground 
3.DO: high/low output
4.AO: analog output


            



    - Sensor Flame

FLAME SENSOR PIN DETAILS:

SENSOR PINDESCRIPTION
VCC+5 V DC
GNDGround of Arduino Uno
DoDigital Output
AoAnalog output

FUTURES OF THE FLAME SENSOR:
1. Detect fire, detect light source and sensitive to light with wavelenghth of 940nm.
2. Interface:Analog or digital.
3. Supply Voltage: +5 V.
4. Detection range: 20cm (1V) ~ 100cm (4.8V).

- MQ-5 Gas Sensor



Spesifikasi:

    - Relay


                        - Spesifikasi

    * Trigger Voltage (Voltage across coil) : 5V DC

    * Trigger Current (Nominal current) : 70mA

    * Maximum AC load current: 10A @ 250/125V AC

    * Maximum DC load current: 10A @ 30/28V DC

    * Compact 5-pin configuration with plastic moulding

    * Operating time: 10msec Release time: 5msec

    * Maximum switching: 300 operating/minute (mechanically)

    - Konfigurasi Pin

    * Coil End 1 : Used to trigger(On/Off) the Relay, Normally one end is connected to 5V and the other end to ground.

    * Coil End 2 : Used to trigger(On/Off) the Relay, Normally one end is connected to 5V and the other end to ground.

    * Common (COM) : Common is connected to one End of the Load that is to be controlled.

    * Normally Close (NC) : The other end of the load is either connected to NO or NC. If connected to NC the load remains connected before trigger.

    * Normally Open (NO) : The other end of the load is either connected to NO or NC. If connected to NO the load remains disconnected before trigger.

    - LED-RED



Berfungsi sebagai lampu indikator keberadaan gas pada rangkaian

    - Buzzer


- IC 4556



Sirkuit terpadu D4556 adalah penguatan tinggi, arus keluaran tinggi, penguat operasional 

ganda ayunan tegangan keluaran tinggi yang mampu menggerakkan 70mA.


FITUR: 

Tegangan Operasi Pasokan Tunggal (+3V~+15V) 

Arus Output Tinggi (70mA) 

Laju Slew (tipe 1.0V/ms) 

Teknologi Bipolar


 3.Dasar teori[kembali]

- Resistor

Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian. Fungsi resistor yang bersifat resistif merupakan salah satu komponen kategori pasif dalam elektronika. Satuan resistansi resistor disebut Ohm yang dilambangkan dengan simbol Omega (𝛀). Hukum Ohm mengatakan bahwa resistansi berbanding terbalik dengan jumlah arus yang mengalir melaluinya.

Rumus Hukum Ohm

 

Simbol Resistor

 Cara menghitung nilai resistansi resistor dengan gelang warna:
1. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang pertama
2. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang kedua
3. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ketiga
4. Masukkan jumlah nol dari kode warna gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan        10(10^n)

 


    -Relay

    Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch). Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Sebagai contoh, dengan Relay yang menggunakan Elektromagnet 5V dan 50 mA mampu menggerakan Armature Relay (yang berfungsi sebagai saklarnya) untuk menghantarkan listrik 220V 2A.


 Pada dasarnya, Relay terdiri dari 4 komponen dasar  yaitu :

  1. Electromagnet (Coil)
  2. Armature
  3. Switch Contact Point (Saklar)
  4. Spring

Kontak Poin (Contact Point) Relay terdiri dari 2 jenis yaitu :

  • Normally Close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi CLOSE (tertutup)
  • Normally Open (NO) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi OPEN (terbuka)
    Sebuah Besi (Iron Core) yang dililit oleh sebuah kumparan Coil yang berfungsi untuk mengendalikan Besi tersebut. Apabila Kumparan Coil diberikan arus listrik, maka akan timbul gaya Elektromagnet yang kemudian menarik Armature untuk berpindah dari Posisi sebelumnya (NC) ke posisi baru (NO) sehingga menjadi Saklar yang dapat menghantarkan arus listrik di posisi barunya (NO). Posisi dimana Armature tersebut berada sebelumnya (NC) akan menjadi OPEN atau tidak terhubung. Pada saat tidak dialiri arus listrik, Armature akan kembali lagi ke posisi Awal (NC). Coil yang digunakan oleh Relay untuk menarik Contact Poin ke Posisi Close pada umumnya hanya membutuhkan arus listrik yang relatif kecil.

 

Beberapa fungsi Relay yang telah umum diaplikasikan kedalam peralatan Elektronika diantaranya adalah :

  1. Relay digunakan untuk menjalankan Fungsi Logika (Logic Function)
  2. Relay digunakan untuk memberikan Fungsi penundaan waktu (Time Delay Function)
  3. Relay digunakan untuk mengendalikan Sirkuit Tegangan tinggi dengan bantuan dari Signal Tegangan rendah.
  4. Ada juga Relay yang berfungsi untuk melindungi Motor ataupun komponen lainnya dari kelebihan Tegangan ataupun hubung singkat (Short).

  - Transistor

    Transistor merupakan salah satu Komponen Elektronika Aktif yang paling sering digunakan dalam rangkaian Elektronika, baik rangkaian Elektronika yang paling sederhana maupun rangkaian Elektronika yang rumit dan kompleks. Transistor pada umumnya terbuat dari bahan semikonduktor seperti Germanium, Silikon, dan Gallium Arsenide. Secara umum, Transistor dapat dibagi menjadi 2 kelompok Jenis yaitu Transistor Bipolar (BJT) dan Field Effect Transistor (FET).

 


Fungsi-fungsi Transistor diantaranya adalah :
  • sebagai Penyearah,
  • sebagai Penguat tegangan dan daya,
  • sebagai Stabilisasi tegangan,
  • sebagai Mixer,
  • sebagai Osilator
  • sebagai Switch (Pemutus dan Penyambung Sirkuit)

    Transistor adalah Komponen Elektronika yang terdiri dari 3 Lapisan Semikonduktor dan memiliki 3 Terminal (kaki) yaitu Terminal Emitor yang disingkat dengan huruf “E”, Terminal Base (Basis) yang disingkat dengan huruf “B” serta Terminal Collector/Kolektor yang disingkat dengan huruf “C”. Berdasarkan strukturnya, Transistor sebenarnya merupakan gabungan dari sambungan 2 dioda. Dari gabungan tersebut , Transistor kemudian dibagi menjadi 2 tipe yaitu Transistor tipe NPN dan Transistor tipe PNP yang disebut juga dengan Transistor Bipolar. Dikatakan Bipolar karena memiliki 2 polaritas dalam membawa arus listrik.

NPN merupakan singkatan dari Negatif-Positif-Negatif sedangkan PNP adalah singkatan dari Positif-Negatif-Positif.




 - Rain Sensor
Rain sensor merupakan sensor yang berfungsi untuk mendeteksi hujan turun atau tidak. Intinya sensor ini jika terkena air pada papan sensornya maka resistansinya akan berubah, semakin banyak semakin kecil dan sebaliknya. Pada sensor ini, terdapat integrated circuit atau IC (komponen dasar yang terdiri dari resistor, transistor, dan lain-lain) komparator yang berfungsi memberikan sinyal berupa logika ‘on’ dan ‘off’.T






Gambar grafik rain sensor

  



- Flame Sensor
Salah satu detektor yang memiliki fungsi terpenting adalah detektor api atau yang biasa disebut dengan Flame Detector yang mampu mengaktifkan alarm bila mendeteksi adanya percikan api yang berisiko menyebabkan bencana kebakaran. Namun, saat memilih Flame Detector, pengguna diharuskan telah benar-benar paham atas prinsip dari alat detektor tersebut dan meninjaunya demi mendapatkan Flame Detector yang sesuai dengan aktivitas di dalam lokasi dan tingkat kebutuhannya, serta bagaimana konsekuensi risiko yang mungkin terjadi.
Prinsip Flame Detektor tersebut menggunakan metode optik yang bekerja seperti UV (ultraviolet) dan IR (infrared), pencitraan visual api, serta spektroskopi yang berfungsi untuk mengidentifikasi percikan api atau flame. Reaksi intens bahan yang memicu kebakaran dapat ditandai dari UV, terlihatnya emisi karbondioksida, dan radiasi dari infrared. Flame Detector juga mampu membedakan antara False Alarm atau peringatan palsu dengan api kebakaran sungguhan melalui komponen sistem yang dirancang dengan fungsi mendeteksi adanya penyerapan cahaya yang terjadi pada gelombang tertentu.
Tingkat potensi risiko kebakaran dari setiap jenis bahan semakin meluas mengingat semakin canggihnya teknologi penginderaan api atau teknologi Flame Sensing. Pada umumnya bahan bakar industri yang tergolong mudah terbakar antara lain: bensin, hidrogen, belerang, alkohol, LNG/LPG, minyak tanah, kertas, disel, kayu, jet bahan bakar, tekstil, ethylene, dan pelarut.

Gambar 14. Grafik Respon Flame Sensor

 
- Sound Sensor

Sensor Suara adalah sensor yang memiliki cara kerja merubah besaran suara menjadi besaran listrik. Pada dasarnya prinsip kerja pada alat ini hampir mirip dengan cara kerja sensor sentuh pada perangkat seperti telepon genggam, laptop, dan notebook. Sensor ini bekerja berdasarkan besar kecilnya kekuatan gelombang suara yang mengenai membran sensor yang menyebabkan bergeraknya membran sensor yang memiliki kumparan kecil dibalik membran tersebut naik dan turun. Kecepatan gerak kumparan tersebut menentukan kuat lemahnya gelombang listrik yang dihasilkannya.
Spesifikasi :
  • Sensitivitas dapat diatur (pengaturan manual pada potensiometer)
  • Condeser yang digunakan memiliki sensitivitas yang tinggi
  • Tegangan kerja antara 3.3V – 5V
  • Terdapat 2 pin keluaran yaitu tegangan analog dan Digital output
  • Sudah terdapat lubang baut untuk instalasi
  • Sudah terdapat indikator led
Konfigurasi pin:

Grafik:

  • Sensor MQ-5

Sensor gas MQ-5 merupakan sensor gas elpiji yang terbuat dari keramik mikro AL2O3, TinDioxide (SnO2) yang sensitif, elektroda dan kepala sensornya terbuat dari plastic serta stainlesssteel . Kepala sensornya dapat bekerja dengan baik dan merupakan komponen yang sangat sensitif. Sensor ini mempunyai 6pin, 3pin untuk catu daya, 2pin untu keluaran sensor, 1pinuntuk penstabil heater.

Bagian -bagian, Komposisi dan rangkaian dasar pada sensor :

Bagian Sensor MQ-5

Dari grafik respon sensor MQ5 di bawah dapat disimpulkan bahwa semakin besar kontaminasi gas elpiji pada sensor maka akan semakin sensitive sensor tersebut, sehingga saat kadar gas elpiji di suato laboratorium banyak mencemari ruangan labor, maka respon pada sensor MQ-5 saat mendeteksi gas elpiji pada resistansinya akan semakin mengecil sehingga sensor MQ-5 mengaktifkan kerjanya sebagai pertanda adanya kontaminasi gas. Dari beberapa gas yang dideteksi, gas elpiji merupakan gas yang terdeteksi dengan baik oleh sensor MQ-5.

Grafik Respon Sensor Gas MQ-5

-  IC 74157


74157 data selector multiplexer pin configuration

IC 74157 merupakan IC multiplekser yang memiliki empat buah data selektor. Setiap data selektor mempunyai dua saluran masukan (A dan B) dan satu keluaran (Y).

74157 multiplexer truth table for data selectors

Pada tabel kebenaran dapat dilihat bahwa:

1.  Jika pin Enable diberi logika HIGH, maka apapun masukan dan apapun keadaan pin Select maka keluaran akan selalu berlogika LOW.

2.  Jika pin Enable diberi logika LOW dan pin Select juga diberi logika LOW, maka masukan pada pin A akan diteruskan ke keluaran.

3.  Jika pin Enable diberi logika LOW dan pin Select juga diberi logika HIGH, maka masukan pada pin B akan diteruskan ke keluaran.

- IC 4556



 4.Percobaan[kembali]

A. Prosedur Percobaan

    • Tambahkan alat dan bahan yang dibutuhkan pada library
    • Susun pada schematic capture
    • Hubungkan tiap-tiap komponen seperti gambar dibawah
    • Run pada proteus (arah panah menunjukkan arah arus)

B. Rangkaian Simulasi



C. Prinsip Kerja

Pada aplikasi mux-demux ini digunakan untuk aplikasi pada keamanan laboratorium, yang mana menggunakan sensor flame, sensor sound, dan sensor rain.

Sensor Flame
Saat sensor flame mendeteksi adanya api, maka logicstate berlogika 1, sehingga mengeluarkan output sebesar 5V diteruskan ke input A pada demux 4556, sehingga inputannya E= 0, B=0, A= 1 yang mana jika inputnya 001, sesuai dengan truth table akan menghasilkan output  1101, sehingga Q1=0, yang mana karena demux 4556 merupakan output low, sehingga Q1 yang aktif di umpankan ke not gate sehingga outputnya 1. Lalu, diumpankan ke resistor 10k Ohm sehingga tegangan pada kaki VBE sebesar 0,78V, yang mana cukup untuk mengaktifkan transistor. Sehingga arus mengalir dari power supply, menuju relay, lalu kek kaki kolektor, kaki emitor dan ground. Karena adanya arus yang mengalir, maka relay akan berpindah ke kiri dan mengalir arus dari batrai ke alarm sebagai penanda kebakaran.

Sensor Sound
Sensor Sound mendeteksi suara alarm kebakaran, maka logicstate berlogika 1, sehingga mengeluarkan output sebesar 5V diteruskan ke input A pada demux 4556, sehingga inputannya E= 0, B=1, A= 0, yang mana jika inputnya 010, sesuai dengan truth table akan menghasilkan output  1011, sehingga Q2=0, yang mana karena demux 4556 merupakan output low, sehingga Q2 yang aktif di umpankan ke not gate sehingga outputnya 1. Lalu, diumpankan ke resistor 10k Ohm sehingga tegangan pada kaki VBE sebesar 0,79V, yang mana cukup untuk mengaktifkan transistor. Sehingga arus mengalir dari power supply, menuju relay, lalu kek kaki kolektor, kaki emitor dan ground. Karena adanya arus yang mengalir, maka relay akan berpindah ke kiri dan mengalir arus dari batrai ke motor sebagai pompa air untuk memadamkan api.

Sensor Rain
Sensor Rain mendeteksi air yang turun dari pompa ke lantai, maka logicstate berlogika 1, sehingga mengeluarkan output sebesar 5V diteruskan ke input 1A pada mux 74157, sehingga inputannya E= 0, Select= 0, 1A= 1, yang mana jika inputnya 001, sesuai dengan truth table akan menghasilkan output  1, sehingga 1Y=1. Lalu, diumpankan ke resistor 10k Ohm sehingga tegangan pada kaki VBE sebesar 0,79V, yang mana cukup untuk mengaktifkan transistor. Sehingga arus mengalir dari power supply, menuju relay, lalu kek kaki kolektor, kaki emitor dan ground. Karena adanya arus yang mengalir, maka relay akan berpindah ke kiri dan mengalir arus dari batrai ke motor sebagai pembuka saluran air untuk mengeluarkan air.

Sensor MQ-5
Diletakan pada dinding laboratorium, sensor ini berfungsi untuk mendeteksi gas yang bocor di dalam labor sehingga bisa membuka ventilasi udara. Sensor MQ-5 mendeteksi adanya gas yang bocor, maka logicstate berlogika 1, sehingga mengeluarkan output sebesar 5V diteruskan ke input B pada demux 4555, sehingga inputannya E= 0, B=1, A= 0 yang mana jika inputnya 010, sesuai dengan truth table akan menghasilkan output  0100, sehingga Q2=1. Lalu, diumpankan ke gerbang logika OR yang menghasilkan output 1 menuju ke  resistor 10k Ohm sehingga tegangan pada kaki VBE sebesar 0,79V, yang mana cukup untuk mengaktifkan transistor. Sehingga arus mengalir dari power supply, menuju relay, lalu kek kaki kolektor, kaki emitor dan ground. Karena adanya arus yang mengalir, maka relay akan berpindah ke kiri dan mengalir arus dari batrai ke motor sebagai pembuka ventilasi udara. 

 5.Video[kembali]

  • Video Penjelasan
  • Video Rangkaian 







 6.Download[kembali]




Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Langganan: Postingan (Atom)
  • (tanpa judul)
      BAHAN PRESENTASI UNTUK MATAKULIAH  SISTEM DIGITAL C OLEH: Dilla Wediya 2010952032 Dosen Pengampu: Dr. Ir. Darwison Referensi:     Darwison...