Rangkaian Aplikasi Flip-Flop

Rangkaian Palang Lintasan Kereta Api

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Percobaan

 

Tujuan[KEMBALI]

1. Memahami teori rangkaian flip-flop

2. Membuat rangkaian aplikasi flip-flop

 

Alat dan Bahan[KEMBALI]

Alat

1. Sumber tegangan

2. Voltmeter

Bahan

1. Sensor IR

FEATURES
• Improved immunity against HF and RF noise
• Low supply current
• Photo detector and preamplifier in one package
• Internal filter for PCM frequency
• Supply voltage: 2.5 V to 5.5 V
• Improved immunity against optical noise
• Insensitive to supply voltage ripple and noise

2. Sensor PIR

Features
• 3.0 − 5.75 V Operation
• −40 to 85°C
• 14 Pin SOIC Package
• Integrated 2−Stage Amplifier
• Internal LDO to Drive Sensor
• Internal Oscillator with External RC
• Single or Dual Pulse Detection
• Direct Drive of LED and OUT
• This is a Pb−Free Device Typical

Applications
• Automatic Lighting (Residential and Commercial)
• Automation of Doors
• Motion Triggered Events (Animal photography)

3. Transistor 2N1711

FEATURES
• High current (max. 500 mA)
• Low voltage (max. 50 V).

APPLICATIONS
• DC and wideband amplifiers.

4. Gerbang AND

5. Gerbang NOT

6. Relay

7. Dioda 1N4001

FEATURES

-Low forward voltage drop

-High current capability

-High reliability

-High surge current capability

PACKAGING INFORMATION

-Case: Molded plastic

-Epoxy: UL 94V-0 rate flame retardant

-Lead: Axial leads, solderable per MIL-STD-202, method 208 guaranteed

-Polarity: Color band denotes cathode end

-Mounting position: Any

-Weight: 0.34 grams

8. Resistor

FEATURES
• Very low noise (- 40 dB)
• Very low voltage coefficient (5 ppm/V)
• Controlled temperature coefficient
• Flame retardant epoxy coating
• Commercial alternatives to military styles are available with higher power ratings. See appropriate catalog or web page

9. LED

10. Motor DC

11. Buzzer

Dasar Teori[KEMBALI]

1. Sensor IR

Infrared atau yang lazim dikenal dengan infra merah merupakan sinar elektromagnetik yang memiliki panjang gelombang lebih dari cahaya yang terlihat, yakni antara 700 nm dan 1 mm. Sinar infrared adalah cahaya yang tidak terlihat atau tak tertangkap mata. Apabila dilihat dengan menggunakan spektroskop cahaya maka radiasi dari sinar infrared akan terlihat pada spektrum elektromagnet dengan panjang gelombang yang berada di atas panjang gelombang cahaya merah.

2. Sensor PIR

Sensor PIR (Passive Infra Red) adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah. Sensor PIR bersifat pasif, artinya sensor ini tidak memancarkan sinar infra merah tetapi hanya menerima radiasi sinar infra merah dari luar.Sensor ini biasanya digunakan dalam perancangan detektor gerakan berbasis PIR. Karena semua benda memancarkan energi radiasi, sebuah gerakan akan terdeteksi ketika sumber infra merah dengan suhu tertentu (misal: manusia) melewati sumber infra merah yang lain dengan suhu yang berbeda (misal: dinding), maka sensor akan membandingkan pancaran infra merah yang diterima setiap satuan waktu, sehingga jika ada pergerakan maka akan terjadi perubahan pembacaan pada sensor.

 

Konfigurasi Pin :

1.     -Pengatur Waktu Jeda : Digunakan untuk mengatur lama pulsa high setelah terdeteksi terjadi gerakan dan gerakan telah berahir. *

2.   -   Pengatur Sensitivitas : Pengatur tingkat sensitivitas sensor PIR *

3.   -   Regulator 3VDC : Penstabil tegangan menjadi 3V DC

4.    -  Dioda Pengaman : Mengamankan sensor jika terjadi salah pengkabelan VCC dengan GND

5.     - DC Power : Input tegangan dengan range (3 – 12) VDC (direkekomendasikan menggunakan input 5VDC).

6.   -  Output Digital : Output digital sensor

7.    -  Ground : Hubungkan dengan ground (GND)

8.   -   BISS0001 : IC Sensor PIR

9.     - Pengatur Jumper : Untuk mengatur output dari pin digital.

(*) Catatan: Pin nomor 1 dan 2 digunakan untuk melakukan kalibrasi sensor PIR dengan mengatur posisi potentiometer pada posisi label MIN atau MAX.

Berikut spesifikasi sensor PIR pada umumnya.

·        - Bentuk : Persegi

·       -  Output : Pulsa digital HIGH (3V) ketika mendeteksi pergerakan dan LOW ketika tidak ada pergerakan.

·        - Rentang Sensitivitas : Sampai dengan 6 meter sebagaimana gambar berikut

- Power Supply : 5V-12V (direkomendasikan 5VDC).

3. Transistor 2N1711

Karakteristik dasar dari transistor ini adalah dapat bertindak sebagai isolator dan konduktor dengan mengatur pemberian tegangan yang kecil. Karakteristik transistor yang seperti ini memungkinkan transistor dapat digunakan sebagai saklar (swicthing) maupun sebagai penguat.

Dengan metode pengaturan penerapan tegangan pada basis transistor, kita bisa mengkondisikan transistor pada tiga keadaan (wilayah) yang berbeda :

• kondisi Aktif , Transistor berfungsi sebagai penguat dengan Ic = β * Ib
• Saturasi , Transistor beroperasi secara terhubung penuh sebagai saklar tertutup dengan Ic = I
• Cutt Off , Transistor dalam keadaan Off sebagai saklar terbuka dengan Ic = 0

Transistor bipolar terdiri dari dua jenis yang berbeda berdasarkan penyusunan dua buah dioda di dalamnya. Yaitu jenis PNP dan jenis NPN. Sementara konstruksi dari transistor memiliki tiga buah terminal dengan nama yang berbeda : basis (B), emitor (E) dan kolektor (C).

Prinsip dasar dari kerja transistor adalah mengendalikan laju aliran arus listrik yang mengalir melalui kaki emitor dan koleketor dengan memasukan bias tegangan kecil pada basis. Meskipun arus bias kecil namun kita bisa mengendalikan aliran arus yang besar pada kolektor dan emitor. Cara kerja transistor seperti ini layaknya sebuah kran / saklar yang mengatur aliran arus listrik.

Prinsip kerja seperti ini berlaku untuk kedua jenis transistor yang berbeda baik PNP maupun NPN. Perbedaannya terletak pada pemberian bias pada basis transistor masing masing. Dimana bias basis untuk transistor PNP adalah negatif, sementara untuk transistor NPN adalah positif.

Simbol transistor bipolar ditunjukkan pada gambar diatas. Perbedaan simbol dari keduanya terletak pada arah panah yang menunjukkan kaki emitor. Dimana untuk transistor jenis NPN, arah panah menuju keluar yang berarti aliran arus dari kolektor menuju ke emitor. Sedangkan transistor jenis PNP ditunjukkan dengan arah panah masuk ke dalam yang berarti aliran arus dari emitor menuju kolektor.

Konfigurasi Transistor Pada Rangkaian 

Seperti kita ketahui, transistor memiliki tiga buah terminal yang berbeda. Sehingga terdapat tiga macam konfigurasi pemasangan transistor pada rangkaian elektronika. Dimana salah satu terminal transitor akan terhubung dengan ground atau dibumikan.

Setiap jenis konfigurasi transistor pada rangkaian tersebut mempunyai karakteristik yang berbeda terhadap respon arus yang diberikan kepadanya. Ketiga jenis konfigurasi tersebut adalah :

1. Common Base 
2. Common Emitter
3. Common Collector

4. Relay

Relay adalah komponen elektronika yang berupa saklar atau switch elektrik yang dioperasikan menggunakan listrik. Relay disebut sebagai komponen electromechanical karena terdiri dari dua bagian utama yaitu coil atau elektromagnet dan kontak saklar atau mekanikal. Komponen relay menggunakan prinsip elektromagnetik sebagai penggerak kontak saklar, sehingga dengan menggunakan arus listrik yang kecil atau low power, dapat menghantarkan arus listrik yang memiliki tegangan lebih tinggi.

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

5. Gerbang AND

Gerbang AND memerlukan 2 atau lebih Masukan (Input) untuk menghasilkan hanya 1 Keluaran (Output). Gerbang AND akan menghasilkan Keluaran (Output) Logika 1 jika semua masukan (Input) bernilai Logika 1 dan akan menghasilkan Keluaran (Output) Logika 0 jika salah satu dari masukan (Input) bernilai Logika 0. Simbol yang menandakan Operasi Gerbang Logika AND adalah tanda titik (“.”) atau tidak memakai tanda sama sekali. Contohnya : Z = X.Y atau Z = XY.

Simbol dan Tabel Kebenaran Gerbang AND (AND Gate)

6. Gerbang NOT

Gerbang NOT hanya memerlukan sebuah Masukan (Input) untuk menghasilkan hanya 1 Keluaran (Output). Gerbang NOT disebut juga dengan Inverter (Pembalik) karena menghasilkan Keluaran (Output) yang berlawanan (kebalikan) dengan Masukan atau Inputnya. Berarti jika kita ingin mendapatkan Keluaran (Output) dengan nilai Logika 0 maka Input atau Masukannya harus bernilai Logika 1. Gerbang NOT biasanya dilambangkan dengan simbol minus (“-“) di atas Variabel Inputnya.

Simbol dan Tabel Kebenaran Gerbang NOT (NOT Gate)  

7. Dioda 1N4001

Dioda (Diode) adalah Komponen Elektronika Aktif yang terbuat dari bahan semikonduktor dan mempunyai fungsi untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Oleh karena itu, Dioda sering dipergunakan sebagai penyearah dalam Rangkaian Elektronika. Dioda pada umumnya mempunyai 2 Elektroda (terminal) yaitu Anoda (+) dan Katoda (-) dan memiliki prinsip kerja yang berdasarkan teknologi pertemuan p-n semikonduktor yaitu dapat mengalirkan arus dari sisi tipe-p (Anoda) menuju ke sisi tipe-n (Katoda) tetapi tidak dapat mengalirkan arus ke arah sebaliknya.

Berdasarkan Fungsi Dioda, Dioda dapat dibagi menjadi beberapa Jenis, diantaranya adalah :

• Dioda Penyearah (Dioda Biasa atau Dioda Bridge) yang berfungsi sebagai penyearah arus AC ke arus DC.
• Dioda Zener yang berfungsi sebagai pengaman rangkaian dan juga sebagai penstabil tegangan.
• Dioda LED yang berfungsi sebagai lampu Indikator ataupun lampu penerangan

 

8. Resistor

Resistor merupakan salah satu komponen yang paling sering ditemukan dalam Rangkaian Elektronika. Hampir setiap peralatan Elektronika menggunakannya. Pada dasarnya Resistor adalah komponen Elektronika Pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika. Resistor atau dalam bahasa Indonesia sering disebut dengan Hambatan atau Tahanan dan biasanya disingkat dengan Huruf “R”. Satuan Hambatan atau Resistansi Resistor adalah OHM (Ω). Sebutan “OHM” ini diambil dari nama penemunya yaitu Georg Simon Ohm yang juga merupakan seorang Fisikawan Jerman.

Fungsi-fungsi Resistor di dalam Rangkaian Elektronika diantaranya adalah sebagai berikut :

• Sebagai Pembatas Arus listrik
• Sebagai Pengatur Arus listrik
• Sebagai Pembagi Tegangan listrik
• Sebagai Penurun Tegangan listrik

 Untuk menghitung nilai resistansi resistor:

• Untuk resistor 4 gelang warna, warna 1, 2, dan 3 dituliskan langsung nilainya. Warna 4 adalah toleransi.
• Untuk resistor 5 gelang warna, warna 1, 2, 3, dan 4 dituliskan langsung nilainya. Warna 5 adalah toleransi.

9. LED

Light Emitting Diode atau sering disingkat dengan LED adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan  cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju. LED merupakan keluarga Dioda yang terbuat dari bahan semikonduktor. Warna-warna Cahaya yang dipancarkan oleh LED tergantung pada jenis bahan semikonduktor yang dipergunakannya. LED juga dapat memancarkan sinar inframerah yang tidak tampak oleh mata seperti yang sering kita jumpai pada Remote Control TV ataupun Remote Control perangkat elektronik lainnya.

Bentuk LED mirip dengan sebuah bohlam (bola lampu) yang kecil dan dapat dipasangkan dengan mudah ke dalam berbagai perangkat elektronika. Berbeda dengan Lampu Pijar, LED tidak memerlukan pembakaran filamen sehingga tidak menimbulkan panas dalam menghasilkan cahaya.  Oleh karena itu, saat ini LED (Light Emitting Diode) yang bentuknya kecil telah banyak digunakan sebagai lampu penerang dalam LCD TV yang mengganti lampu tube.

Cara Kerja LED (Light Emitting Diode)

Seperti dikatakan sebelumnya, LED merupakan keluarga dari Dioda yang terbuat dari Semikonduktor. Cara kerjanya pun hampir sama dengan Dioda yang memiliki dua kutub yaitu kutub Positif (P) dan Kutub Negatif (N). LED hanya akan memancarkan cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias forward) dari Anoda menuju ke Katoda.

10. 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.

11. Buzzer

Pengertian Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi getaran suara. Buzzer ini biasa dipakai pada sistem alarm. Juga bisa digunakan sebagai indikasi suara. Buzzer adalah komponen elektronika yang tergolong tranduser. Sederhananya buzzer mempunyai 2 buah kaki yaitu positive dan negative. Untuk menggunakannya secara sederhana kita bisa memberi tegangan positive dan negative 3 - 12V.

Cara Kerja Buzzer pada saat aliran listrik atau tegangan listrik yang mengalir ke rangkaian yang menggunakan piezoeletric tersebut. Piezo buzzer dapat bekerja dengan baik dalam menghasilkan frekwensi di kisaran 1 - 6 kHz hingga 100 kHz.

Buzzer ini bisa kita coba tanpa menggunakan board arduino yang diprogram. Jadi kita hanya beri inputan tegangan 3 - 12 V (Tegangan Kerja Buzzer). Buzzer mempunyai nilai impedansi sama seperi speaker. Jika nilai impedansi kurang dari 10 ohm kita bisa langsung menghubungkan ke arduino dan jika impedansi yang lebih besar kita akan membutuhkan driver untuk mengangkat arus yang masuk ke buzzer. Kita bisa menggunakan rangkaian transistor. 

Percobaan[KEMBALI]

Prosedur Percobaan

1. Siapkan alat dan bahan

2. Perhatikan datasheet masing-masing alat dan bahan

3. Rangkailah alat dan bahan tersebut seperti pada gambar di bawah

4. Uji coba rangkaian

Gambar Rangkaian

Sensor PIR dan IR diletakkan beberapa ratus meter pada lintasan dari jalan raya. Ketika sensor PIR dan IR mendeteksi adanya kereta, tegangan outputnya masuk ke kaki basis Q1 dan Q2 yang besar dari 0.7V, sehingga Q1 dan Q2 aktif. Arus mengalir ke RL1 dan RL2 menghasilkan medan magnet danmenarik kedua saklar kekiri. Motor dan buzzer terhubung dengan arus listrik. Motor akan menutup palang dan buzzer memberi peringatan. Pada saat yang sama, tegangan output dari kedua sensor masuk ke kaki input gerbang AND 1 dan 2. Dengan adanya clock pada kaki input lainnya, output U1 dan U2 akan berganti logika antara 1 dan 0. Ketika output U1 "0", maka output U2 akan berlogika "1". Begitu sebaliknya.

Video Simulasi

Download File

[HTML]

[Rangkaian]

[Video]

[Datasheet]

[Library]