Aplikasi Counter
1. Pendahuluan [Kembali]
Perkembangan sistem digital saat ini telah mempengaruhi banyak aspek dalam kehidupan, mulai dari industri, otomasi, hingga pendidikan. Salah satu komponen dasar dalam sistem digital adalah counter atau penghitung. Counter merupakan rangkaian logika digital yang digunakan untuk menghitung pulsa atau peristiwa yang terjadi dalam sistem secara otomatis dan berurutan. Penggunaan counter sangat luas, antara lain dalam sistem penghitung kendaraan, sistem antrian, jam digital, serta penghitung produk di jalur produksi.
Pada proyek ini, dirancang sebuah aplikasi counter digital yang disimulasikan menggunakan Proteus, sebuah software simulasi elektronika yang sangat membantu dalam merancang dan menguji rangkaian sebelum direalisasikan secara fisik. Counter yang dibuat dalam proyek ini berfungsi untuk menghitung jumlah pulsa yang diberikan dari input, baik secara manual melalui push button, maupun secara otomatis dari sinyal clock.
Aplikasi ini memanfaatkan IC digital seperti 74LS90, 74LS192, atau 74HC161, serta komponen pendukung seperti push button, seven segment display, dan clock generator. Dengan pendekatan ini, pengguna dapat memahami bagaimana counter bekerja dalam merespons sinyal input dan menampilkannya dalam bentuk angka digital.
2. Tujuan [Kembali]
3. Alat dan Bahan [Kembali]
- Transistor 2N222
Spesifikasi :
| Transistor Polarity | NPN | |||
| Collector Emitter Voltage V(br)ceo | 30V | |||
| Transition Frequency Typ ft | - | |||
| DC Collector Current | 800mA | |||
| Power Dissipation Pd | 500mW | |||
| DC Current Gain hFE | 100 | |||
| Operating Temperature Range | - | |||
| Transistor Case Style | TO-18 | |||
| No. of Pins | 3 | |||
| MSL | - |
Konfigurasi PIN :
1. Emitter
2. Base
3. Collector
- LED
A. Spesifikasi :
Spesifikasi :
Resistance (Ohms) : 220 V
Power (Watts) : 0,25 W, ¼ W
Tolerance : ± 5%
Packaging : Bulk
Composition : Carbon Film
Temperature Coefficient : 350ppm/°C
Lead Free Status : Lead Free
RoHS Status : RoHs Complient
A. 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)
Nomor PIN | Nama Pin | Deskripsi |
1 | Coil End 1 | Digunakan untuk memicu (On / Off) Relay, Biasanya satu ujung terhubung ke 5V dan ujung lainnya ke ground |
2 | Coil End 2 | Digunakan untuk memicu (On / Off) Relay, Biasanya satu ujung terhubung ke 5V dan ujung lainnya ke ground |
3 | Common (COM) | Common terhubung ke salah satu Ujung Beban yang akan dikontrol |
4 | Normally Close (NC) | Ujung lain dari beban terhubung ke NO atau NC. Jika terhubung ke NC beban tetap terhubung sebelum pemicu |
5 | Normally Open (NO) | Ujung lain dari beban terhubung ke NO atau NC. Jika terhubung ke NO, beban tetap terputus sebelum pemicu |
Spesifikasi dari Touch Sensor:
· Tegangan kerja: DC 3.3-5V
· Sensitivitas yang Dapat Disesuaikan
· Dimensi: 32 x 17 mm
· Indikasi keluaran sinyal
· Output sinyal saluran tunggal
· Dengan lubang baut penahan, pemasangan yang mudah
· Mengeluarkan level rendah dan sinyal menyala ketika ada suara
· Output berupa digital switching output (0 dan 1 high dan low)
Spesifikasi :
- Tegangan kerja 3-5 V DC
- Konsumsi arus pada 3,3V = 23 mA dan pada 5V = 43mA
- Ukuran board 3.2 x 1,4cm
- Lubang sekrup 3mm
Grafik Infrared Sensor
- Vsuplai : DC 3.3V-5V.
- Arus : 15mA.
- Sensor : SW-420 Normally Closed.
- Output : digital.
- Dimensi : 3,8 cm x 1,3 cm x 0,7 cm.
- Berat : 10 gr.
Grafik :
Grafik diatas merupakan perbandingan frekuensi dengan sensitivitas pir sensor
4. Dasar Teori [Kembali]
Prinsip Kerja
Apabila barang telah melewati sensor infrared yang berfungsi untuk menjalankan Treadmil barang dan masuk kedalam tempat penghitung barang maka akan dideteksi oleh sensor PIR. Dan setelah dideteksi oleh kedua sensor tersebut maka 7- segment akan melakukan Counter Up untuk menghitung jumlah masuknya barang tersebut. Selanjutnya, Ketika sudah mencapai angka 9 ,maka digunakan sensor Touch untuk bisa mereset angka pada 7 - segment menjadi nol dan diulang dari angka 1 kembali.
Sensor Pir aktif dan tegangan pada output sensor sebesar 4.99 V mengalir dan melalui resistor R2 sebesar 10 Kilo ohm dan dengan bias Voltage Divider dan didapat tegangan VBE sebesar 0.79 V. Nilai tegangan VBE ini dapat mengaktifkan Transistor dan Tegangan pada power supply mengaliri arus ke collector diteruskan ke emitor dan ke ground. Karena adanya tegangan dari power supply maka switch relay berpindah dari kiri ke kanan sehingga treadmil dapat aktif atau bergerak untuk membawa barang masuk kedalam pabrik.
Kemudian , setelah sensor infrared aktif maka sensor pir aktif sehingga adanya tegangan pada output dari sensor pir dan dapat mengalir arus pada R3 dan juga dapat mengaktifkan transistor Q2 dan arus dari power supply pun mengalir dari collector ke emitor dan diteruskan ke ground. Karena ada tegangan dari power supply maka switch relay berpindah dari kiri ke kanan dan selanjutnya melewati rangkaian counter asyncronous. Rangkaian counter Asyncronous yaotu rangkaian counter yang sinyal clock nya hanya terhubung ke satu inputan saja dan sinyal clock selanjutnya bergantung pada output flip flop sebelumnya. Dan selanjutnya rangkaian yang terhubung dengan rangkaian Decoder yang berfungsi mengubah nilai biner menjadi desimal yang akan ditampilkan pada 7- Segment.
Kemudian ,sensor touch yang digunakan untuk mereset display 7 segment ketika sensor mendeteksi sentuhan tangan operator maka dihasilkan tegangan dan arus dapat mengalir melewati resistor R5 sebesaar 10 kilo ohm dan menghasilkan tegangan yang cukup mengaktifkan transistor dan sehingga relay juga berpindah dari kiri ke kanan dan melewati IC Encoder dan Decoder untuk menghasilkan angka yang diinginkan pada 7 segment untuk mereset nya kembali.
5. Example [Kembali]
Selain diterapkan sebagai penghitung barang pada jalur produksi (conveyor belt/treadmill), konsep dasar dari rangkaian asynchronous counter berbasis sensor dan IC logika ini sangat relevan diaplikasikan pada sistem otomasi lain di kehidupan sehari-hari, antara lain:
Sistem Penghitung Kendaraan di Gedung Parkir: Menggunakan sensor inframerah (IR) yang dipasang di gerbang masuk. Setiap kali mobil melewati gerbang, pancaran sinar IR terpotong, sehingga menghasilkan clock pulse yang memicu IC counter untuk menambah hitungan. Jumlah kendaraan yang ada di dalam gedung kemudian didekodekan oleh IC 74LS47 dan ditampilkan pada seven segment besar di depan gedung.
Sistem Antrian Otomatis di Bank atau Rumah Sakit: Sistem ini menggunakan push button sebagai pengganti sensor otomatis. Setiap kali pengunjung menekan tombol, pulsa logika dikirimkan ke rangkaian counter up. Angka antrian yang terus bertambah ditampilkan pada display loket untuk mengatur alur pelayanan secara sistematis.
6. Problem [Kembali]
Dalam merancang dan merealisasikan sistem digital yang melibatkan integrasi antara sensor, komponen mekanis (relai), dan IC logika, terdapat beberapa kendala teknis yang sering terjadi baik pada simulasi Proteus maupun implementasi hardware:
Efek Bouncing (Pentalan Sinyal) pada Input Clock: Saat objek melewati sensor atau saat touch sensor disentuh oleh operator, transisi sinyal seringkali tidak bersih dan menghasilkan beberapa pulsa paku (spike) dalam hitungan milidetik. Hal ini menyebabkan rangkaian counter menghitung lebih dari satu angka untuk satu kali kejadian (double counting).
Solusi: Menambahkan rangkaian debouncing aktif (seperti Schmitt Trigger) atau filter pasif (RC filter) pada jalur input clock sebelum masuk ke IC counter.
Relai Tidak Aktif (Chattering): Terjadi ketika arus kolektor dari transistor 2N2222 tidak cukup kuat untuk menarik tuas kontak relai (coil). Hal ini umumnya disebabkan oleh tegangan output sensor yang mengalami drop sehingga nilai tegangan basis-emitor tidak mencapai tegangan saturasi 0.7V, atau salah dalam perhitungan resistor pembatas basis.
Tampilan 7-Segment Acak, Redup, atau Tidak Menyala: Masalah ini lazimnya bersumber dari ketidaksesuaian tipe seven segment display dengan IC Decoder. IC 74LS47 dirancang khusus untuk mengendalikan seven segment berjenis Common Anode. Jika dihubungkan ke jenis Common Cathode, logika yang ditampilkan akan terbalik. Selain itu, ketiadaan resistor 220 ohm pada masing-masing pin segmen dapat menyebabkan display putus akibat arus berlebih.
7. Soal Latihan [Kembali]
1. Pada rangkaian penghitung otomatis yang telah dijabarkan, transistor 2N2222 digunakan sebagai saklar elektronik pendukung. Apa fungsi utama transistor tersebut sebelum dihubungkan ke relai? A. Mengubah sinyal analog dari sensor menjadi sinyal digital murni B. Memperkuat arus dari output sensor agar mampu menarik tuas kontak pada kumparan (coil) relai C. Menghitung jumlah pulsa clock yang masuk secara otomatis D. Mengubah bilangan biner dari counter menjadi bilangan desimal
2. Rangkaian ini menggunakan IC Decoder 74LS47 untuk mengonversi data biner agar dapat dibaca oleh manusia. Jenis seven segment display apakah yang wajib dipasangkan dengan IC 74LS47 ini agar angka dapat tampil dengan benar? A. Common Base B. Common Emitter C. Common Cathode (Katoda Bersama) D. Common Anode (Anoda Bersama)
3. Berdasarkan prinsip kerja pada rangkaian percobaan, komponen manakah yang secara spesifik bertugas memberikan sinyal pemicu (trigger) untuk me-reset tampilan angka pada seven segment agar kembali menjadi nol? A. Sensor Inframerah (IR) B. Sensor PIR C. Sensor Sentuh (Touch Sensor) D. Tombol Push Button Manual
8. Percobaan [Kembali]
Prinsip Kerja
Apabila barang telah melewati sensor infrared yang berfungsi untuk menjalankan Treadmil barang dan masuk kedalam tempat penghitung barang maka akan dideteksi oleh sensor PIR. Dan setelah dideteksi oleh kedua sensor tersebut maka 7- segment akan melakukan Counter Up untuk menghitung jumlah masuknya barang tersebut. Selanjutnya, Ketika sudah mencapai angka 9 ,maka digunakan sensor Touch untuk bisa mereset angka pada 7 - segment menjadi nol dan diulang dari angka 1 kembali.
Sensor Pir aktif dan tegangan pada output sensor sebesar 4.99 V mengalir dan melalui resistor R2 sebesar 10 Kilo ohm dan dengan bias Voltage Divider dan didapat tegangan VBE sebesar 0.79 V. Nilai tegangan VBE ini dapat mengaktifkan Transistor dan Tegangan pada power supply mengaliri arus ke collector diteruskan ke emitor dan ke ground. Karena adanya tegangan dari power supply maka switch relay berpindah dari kiri ke kanan sehingga treadmil dapat aktif atau bergerak untuk membawa barang masuk kedalam pabrik.
Kemudian , setelah sensor infrared aktif maka sensor pir aktif sehingga adanya tegangan pada output dari sensor pir dan dapat mengalir arus pada R3 dan juga dapat mengaktifkan transistor Q2 dan arus dari power supply pun mengalir dari collector ke emitor dan diteruskan ke ground. Karena ada tegangan dari power supply maka switch relay berpindah dari kiri ke kanan dan selanjutnya melewati rangkaian counter asyncronous. Rangkaian counter Asyncronous yaotu rangkaian counter yang sinyal clock nya hanya terhubung ke satu inputan saja dan sinyal clock selanjutnya bergantung pada output flip flop sebelumnya. Dan selanjutnya rangkaian yang terhubung dengan rangkaian Decoder yang berfungsi mengubah nilai biner menjadi desimal yang akan ditampilkan pada 7- Segment.
Kemudian ,sensor touch yang digunakan untuk mereset display 7 segment ketika sensor mendeteksi sentuhan tangan operator maka dihasilkan tegangan dan arus dapat mengalir melewati resistor R5 sebesaar 10 kilo ohm dan menghasilkan tegangan yang cukup mengaktifkan transistor dan sehingga relay juga berpindah dari kiri ke kanan dan melewati IC Encoder dan Decoder untuk menghasilkan angka yang diinginkan pada 7 segment untuk mereset nya kembali.
9. Link Download [Kembali]
Komentar
Posting Komentar