PEMANFAATAN KODE PADA TOMBOL BEL PINTU BERBASIS …repository.usd.ac.id/28353/2/015114051_Full.pdfi...

i

TUGAS AKHIR

PEMANFAATAN KODE PADA TOMBOL BEL PINTU BERBASIS RANGKAIAN DIGITAL

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat

memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Elektro

Fakultas Teknik Universitas Sanata Dharma

disusun oleh :

Andika Ade Candra NIM : 015114051

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA

2007

ii

FINAL PROJECT

CODE USAGE OF DOOR BELL BASED ON DIGITAL CIRCUIT

Submitted for the Partial Fulfillment of the Requirements

for the Degree of Electrical Engineering of Electrical Engineering Program Study

By :

Andika Ade Candra 015114051

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM FACULTY OF ENGINEERING

SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA

2007

vi

HALAMAN PERSEMBAHAN

Aku akan mendengarkan kata hatiku dengan lebih sungguhAku akan mendengarkan kata hatiku dengan lebih sungguhAku akan mendengarkan kata hatiku dengan lebih sungguhAku akan mendengarkan kata hatiku dengan lebih sungguh----sungguh.sungguh.sungguh.sungguh. Aku akan lebih banyak menikmati…lebih sedikit khawatir.Aku akan lebih banyak menikmati…lebih sedikit khawatir.Aku akan lebih banyak menikmati…lebih sedikit khawatir.Aku akan lebih banyak menikmati…lebih sedikit khawatir. Aku akan tahu bahwa kuliah akan selesai…dan pekeAku akan tahu bahwa kuliah akan selesai…dan pekeAku akan tahu bahwa kuliah akan selesai…dan pekeAku akan tahu bahwa kuliah akan selesai…dan pekerjaan rjaan rjaan rjaan

akan…tidak apaakan…tidak apaakan…tidak apaakan…tidak apa----apa…apa…apa…apa… Aku tak akan mengkhawatirkan apa yang dipikirkan oleh orang lain.Aku tak akan mengkhawatirkan apa yang dipikirkan oleh orang lain.Aku tak akan mengkhawatirkan apa yang dipikirkan oleh orang lain.Aku tak akan mengkhawatirkan apa yang dipikirkan oleh orang lain. Aku akan tahu bahwa kecantikan atau ketampananku tercermin dalam Aku akan tahu bahwa kecantikan atau ketampananku tercermin dalam Aku akan tahu bahwa kecantikan atau ketampananku tercermin dalam Aku akan tahu bahwa kecantikan atau ketampananku tercermin dalam

kecintaanku pada hidup.kecintaanku pada hidup.kecintaanku pada hidup.kecintaanku pada hidup. Aku akan tahu betapa orang tuaku mencintaiku dan aku akan percaya Aku akan tahu betapa orang tuaku mencintaiku dan aku akan percaya Aku akan tahu betapa orang tuaku mencintaiku dan aku akan percaya Aku akan tahu betapa orang tuaku mencintaiku dan aku akan percaya

bahwa merbahwa merbahwa merbahwa mereka mengasuhku sebaik mungkin.eka mengasuhku sebaik mungkin.eka mengasuhku sebaik mungkin.eka mengasuhku sebaik mungkin. Aku akan mencari kualitas yang baik dalam diri setiap orang dan Aku akan mencari kualitas yang baik dalam diri setiap orang dan Aku akan mencari kualitas yang baik dalam diri setiap orang dan Aku akan mencari kualitas yang baik dalam diri setiap orang dan

menikmati persahabatan dengan mereka.menikmati persahabatan dengan mereka.menikmati persahabatan dengan mereka.menikmati persahabatan dengan mereka. Aku tak akan bergaul dengan orangAku tak akan bergaul dengan orangAku tak akan bergaul dengan orangAku tak akan bergaul dengan orang----orang hanya karena mereka orang hanya karena mereka orang hanya karena mereka orang hanya karena mereka

“populer”.“populer”.“populer”.“populer”. Aku akan lebih menghargai dan bersyukur.Aku akan lebih menghargai dan bersyukur.Aku akan lebih menghargai dan bersyukur.Aku akan lebih menghargai dan bersyukur.

Kupersembahkan karya ini untuk :

Jesus Christ My Saviour,

Papa, Mama, Mba Siska yang selalu ada untukku,

My Cutie girl, Yayha..i love you so much..

Sahabatku..you’re my inspiration,

Dan semua yang mengasihiku dan kukasihi..thanks

for everything..

vii

INTISARI

PEMANFAATAN KODE PADA TOMBOL BEL PINTU BERBASIS RANGKAIAN DIGITAL

Oleh :

Andika Ade Candra

NIM : 015114051

Pemanfaatan kode pada tombol bel pintu berbasis rangkaian digital berfungsi untuk mempermudah pemanggilan penghuni dalam rumah sehingga dapat memberikan kenyamanan bagi penghuni rumah dan kemudahan bagi pengunjung.

Setiap kamar memiliki frekuensi bunyi bel yang berbeda dan kode tertentu yang dapat diubah oleh pemilik kamar. Pemasukan kode berupa kode biner dilakukan dengan penekanan pada tombol, kemudian tiap bit kode tersebut diterima oleh D flip-flop untuk disimpan. Jika kode-kode pada tombol yang ditekan sesuai dengan kode kamar yang tersimpan pada D flip-flop maka LED menyala dan bel pintu kamar tertentu berbunyi tetapi jika kode tidak sesuai maka LED tidak menyala dan bel tidak berbunyi.

Pada pengujian bel pintu, sistem kerja alat dapat bekerja dengan baik walaupun terdapat penyimpangan pada tegangan dan arus LED, frekuensi multivibrator astabil pada rangkaian keluaran, dan perioda multivibrator astabil pada rangkaian program dan keluaran, karena penyimpangan tersebut masih dalam batas toleransi yang diijinkan oleh data sheet dan komponen.

Kata kunci: Kode, Tombol Bel Pintu, Rangkaian Digital

viii

ABSTRACT

CODE USAGE OF DOOR BELL BASED ON DIGITAL CIRCUIT

By :

Andika Ade Candra NIM : 015114051

Code advantage in a door bell based on digital circuit can make a call to house inhabitant easier, it also can give comfort for house inhabitant and ease for the visitor.

Every room has different sound frequency and a certain code which is can be changed by the room owner. Binary code input can be done by push the button, then D flip-flop accept every bit and save it. If the code from the pushed button is match with the room’s code that saved in the D flip-flop then LED will be on and the door bell in a certain room will ring, the other way if the code is not match then LED will still off and the bell will not ring.

In the door bell test, the tool working system is still work well although there are deviation (error) in LED voltage and LED current, astable multivibrator frequency in the output circuit, astable multivibrator period in the program circuit and output circuit, because the deviation (error) is still allowed by data sheet and component tolerance.

Keywords: Code, Door Bell Buttons, Digital Circuit

ix

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Kasih atas segala berkat dan karunia

yang diberikan sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir dengan judul

“PEMANFAATAN KODE PADA TOMBOL BEL PINTU BERBASIS

RANGKAIAN DIGITAL”. Tugas akhir ini disusun sebagai salah satu syarat

untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Program Studi Teknik Elektro

Universitas Sanata Dharma.

Penyusunan tugas akhir ini dapat diselesaikan karena adanya bimbingan dan

bantuan berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan banyak terima

kasih kepada:

1. Yesus Kristus Sang Juru Selamat, yang dengan penuh kasih memberikan

segala berkat-Nya

2. Bp. Martanto, ST., MT. dan Bu Wuri Harini, ST., MT. sebagai dosen

pembimbing yang telah membimbing dengan sabar dan memberi banyak

saran dalam penyelesaian tugas akhir ini.

3. Seluruh dosen teknik elektro Universitas Sanata Dharma yang telah

memberikan banyak pelajaran dan pengetahuannya.

4. Papa, Mama, dan Mba Siska. Terima kasih atas doa yang tulus dan semangat

yang diberikan.

5. Yayha yang telah memberikan dukungan, dorongan, semangat dan nasehat

dengan sepenuh hati.

x

6. Teman – teman dari angkatan 2001 yang penuh kesetiaan dalam berjuang

bersama : Ardi, Antok cilik, Antok ‘gajah’, Pinto, Drey, Agus, Nesti, Koko,

dan lain – lain. Thanks guys and I love you all.

7. Seluruh staf sekretariat teknik.

8. Mas Agus dan Aryoko. Terima kasih atas ide – ide, saran serta bantuannya

9. Dan semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu

Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan pada tugas akhir ini.

Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran – saran yang membangun

dari semua pihak.

Akhirnya penulis berharap Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi pembaca

dan bisa dikembangkan lebih lanjut.

Yogyakarta, 23 Februari 2007

Andika Ade Candra

xi

DAFTAR ISI

Halaman

Halaman Judul........................................................................................................ i

Lembar Persetujuan................................................................................................ iii

Lembar Pengesahan ............................................................................................... iv

Lembar Pernyataan Keaslian Karya........................................................................ v

Halaman Persembahan........................................................................................... vi

Intisari ................................................................................................................... vii

Abstract................................................................................................................viii

Kata Pengantar ....................................................................................................... ix

Daftar isi................................................................................................................. xi

Daftar Gambar...................................................................................................... xiv

Daftar Tabel ......................................................................................................... xvi

Daftar Lampiran .................................................................................................. xvii

BAB I. PENDAHULUAN ................................................................................. 1

1.1 Judul .............................................................................................. 1

1.2 Latar Belakang Masalah ................................................................ 1

1.3 Tujuan dan Manfaat....................................................................... 2

1.4 Batasan Masalah............................................................................ 2

1.5 Metodologi Penelitian ................................................................... 3

1.6 Sistematika Penulisan.................................................................... 3

BAB II. DASAR TEORI...................................................................................... 5

2.1 Flip-Flop J-K ................................................................................. 5

2.2 Flip-Flop D .................................................................................... 8

2.3 Gerbang Logika ............................................................................. 9

2.4 Multivibrator................................................................................ 13

2.4.1 Multivibrator Astabil ........................................................ 15

xii

2.4.2 Multivibrator Monostabil.................................................. 17

2.5 Resistor ........................................................................................ 18

2.6 Indikator LED.............................................................................. 19

BAB III. PERANCANGAN ALAT..................................................................... 20

3.1 Prinsip Kerja Rangkaian.............................................................. 20

3.2 Papan Tombol.............................................................................. 23

3.3 Rangkaian Kode .......................................................................... 24

3.4 Rangkaian Penyimpan Kode dan Pembanding ........................... 25

3.5 Rangkaian Pemilih Pintu dan Program ....................................... 30

3.6 Reset ............................................................................................ 32

3.7 Detak ........................................................................................... 33

3.8 Tampilan LED............................................................................. 35

3.9 Perancangan Sistem Keluaran ..................................................... 36

BAB IV. PEMBAHASAN...................................................................................41

4.1 Pengujian Rangkaian Kode........................................................ 41

4.2 Pengujian Rangkaian Penyimpan Kode..................................... 43

4.3 Penggujian Rangkaian Pemilih Pintu dan Program ................... 46

4.4 Pengujian Tampilan LED sebagai Indikator .............................. 48

4.5 Pengujian Rangkaian Multivibrator Astabil .............................. 50

4.5.1 Rangkaian Multivibrator Astabil pada Rangkaian

Program.......................................................................... 50

4.5.2 Rangkaian Multivibrator Astabil pada Rangkaian

Keluaran ......................................................................... 53

4.6 Pengujian Rangkaian Multivibrator Monostabil........................ 56

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................ 60

5.1 Kesimpulan................................................................................. 60

5.2 Saran........................................................................................... 60

xiii

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 61

LAMPIRAN

xiv

DAFTAR GAMBAR

Halaman

1. Gambar 2.1 Simbol Logika Flip-Flop J-K.................................................... 5

2. Gambar 2.2 Flip-Flop J-K 7476.................................................................... 7

3. Gambar 2.3 Simbol Logika dan Tabel Kebenaran Flip-Flop D.................... 9

4. Gambar 2.4 Bentuk Keluaran Multivibrator...............................................13

5. Gambar 2.5 Diagram Blok IC 555.............................................................. 14

6. Gambar 2.6 Rangkaian Astabil ................................................................... 16

7. Gambar 2.7 Pewaktu IC 555 Dihubungkan sebagai Multivibrator

Monostabil .............................................................................. 18

8. Gambar 2.8 Rangkaian Indikator LED ....................................................... 19

9. Gambar 3.1 Lay Out Papan Tombol Bel Pintu ........................................... 20

10. Gambar 3.2 Diagram Blok Rangkaian........................................................ 21

11. Gambar 3.3 Diagram Alir Bel Pintu ........................................................... 22

12. Gambar 3.4 Rangkaian Kode...................................................................... 25

13. Gambar 3.5 Gerbang Logika XNOR .......................................................... 27

14. Gambar 3.6 Gerbang Logika NAND 8 Masukan ....................................... 28

15. Gambar 3.7 Rangkaian Penyimpan Kode dan Pembanding ....................... 28

16. Gambar 3.8 Gerbang Logika AND 3 Masukan .......................................... 30

17. Gambar 3.9 Rangkaian Pemilih Pintu dan Program ................................... 31

18. Gambar 3.10 Rangkaian Reset...................................................................... 33

19. Gambar 3.11 Rangkaian Multivibrator Astabil ............................................ 35

20. Gambar 3.12 Rangkaian Tampilan LED....................................................... 35

21. Gambar 3.13 Rangkaian Multivibrator Monostabil...................................... 37

22. Gambar 3.14 Rangkaian Multivibrator Astabil dan Speaker........................38

23. Gambar 4.1 Pengujian Rangkaian Kode..................................................... 41

24. Gambar 4.2 Pengujian Rangkaian Penyimpan Kode.................................. 44

25. Gambar 4.3 Pengujian Rangkaian Pemilih Pintu dan Program .................. 46

26. Gambar 4.4 Pengujian Multivibrator Astabil pada Rangkaian Program.... 51

xv

27. Gambar 4.5 Hasil Pengujian Multivibrator Astabil pada Rangkaian

Program................................................................................... 51

28. Gambar 4.6 Pengujian Rangkaian Multivibrator Astabil pada Rangkaian

Keluaran .................................................................................. 54

29. Gambar 4.7 Pengujian Rangkaian Multivibrator Monostabil..................... 57

30. Gambar 4.8 Hasil Pengujian Multivibrator Monostabil pada Kamar 1...... 57

xvi

DAFTAR TABEL

Halaman

1. Tabel 2.1 Tabel Kebenaran Flip-Flop J-K..................................................... 6

2. Tabel 2.2 Tabel Kebenaran Flip-Flop J-K 7476............................................ 7

3. Tabel 2.3 Tabel Kebenaran Gerbang Logika............................................... 11

4. Tabel 2.4 NAND Sebagai Gerbang Universal............................................. 12

5. Tabel 3.1 Tabel Kebenaran Rangkaian Kode .............................................. 24

6. Tabel 3.2 Tabel Kebenaran Rangkaian Penyimpan Kode ........................... 26

7. Tabel 3.3 Tabel Kebenaran Rangkaian Pembanding................................... 26

8. Tabel 3.4 Tabel Kebenaran NAND 8 Masukan........................................... 28

9. Tabel 3.5 Tabel Kebenaran Rangkaian Penyimpan Kode dan Pembanding 29

10. Tabel 3.6 Tabel Kebenaran Rangkaian Pembanding................................... 30

11. Tabel 3.7 Tabel Kebenaran Rangkaian Pemilih Pintu dan Program ........... 32

12. Tabel 4.1 Perbandingan Perancangan dan Hasil Pengujian Rangkaian

Kode............................................................................................. 42

13. Tabel 4.2 Perbandingan Perancangan dan Hasil Pengujian Rangkaian

Penyimpan Kode dan Pembanding pada Pintu 1......................... 45

14. Tabel 4.3 Perbandingan Perancangan dan Pengujian Rangkaian Pemilih

Pintu dan Program....................................................................... 47

15. Tabel 4.4 Hasil Pengujian Tampilan LED sebagai Indikator ...................... 48

16. Tabel 4.5 Penyimpangan (Error) Tegangan LED (%) ................................ 49

17. Tabel 4.6 Penyimpangan (Error) Arus LED (%) ........................................ 49

18. Tabel 4.7 Hasil Pengujian Multivibrator Astabil pada Rangkaian Program52

19. Tabel 4.8 Frekuensi Masing-Masing Pintu Kamar...................................... 54

20. Tabel 4.9 Pengujian Rangkaian Multivibrator Astabil pada Rangkaian

Keluaran ....................................................................................... 55

21. Tabel 4.10 Tabel Penyimpangan (Error) Frekuensi (%)............................... 56

22. Tabel 4.11 Hasil Pengujian Rangkaian Multivibrator Monostabil

Menggunakan Osiloskop ............................................................. 58

23. Tabel 4.12 Penyimpangan (Error) Perioda (%)............................................. 59

xvii

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1. Rangkaian Lengkap Bel Pintu ........................................................... L1

Lampiran 2. Hasil Pengujian Multivibrator Monostabil pada Tiap Kamar ........... L2

Lampiran 3 Hasil Pengujian Rangkaian Kode...................................................... L3

Lampiran 4 Hasil Pengujian Rangkaian Penyimpan Kode dan Pembanding Pada

Pintu 1................................................................................................ L4

Lampiran 5 Hasil Pengujian Rangkaian Pemilih Pintu dan Program ................... L5

Lampiran 6. Data Sheet.......................................................................................... L6

1

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Judul

Pemanfaatan Kode Pada Tombol Bel Pintu Berbasis Rangkaian Digital

1.2. Latar Belakang Masalah

Seiring dengan pesatnya perkembangan teknologi maka semakin besar pula

peluang untuk memenuhi berbagai tuntutan manusia akan berbagai kemudahan di

segala aspek kehidupan. Hampir semua aspek kehidupan telah terjangkau oleh

kemajuan teknologi. Dewasa ini kehandalan suatu peralatan elektronika sangat

diharapkan oleh masyarakat luas terutama untuk memberi fasilitas dan kemudahan

bagi manusia dalam menjalankan aktifitas.

Salah satu alat elektronika yang dapat memberikan kemudahan tersebut

adalah bel pintu. Bel pintu berfungsi untuk mempermudah pemanggilan penghuni

dalam rumah. Seringkali penghuni rumah menginginkan agar privasinya tetap

terjaga. Privasi dalam hal ini adalah penghuni rumah (kos/asrama) yang tidak

bersangkutan dengan pengunjung, tidak perlu membukakan pintu sehingga

aktivitasnya tidak terganggu. Kondisi tersebut menimbulkan suatu gagasan untuk

menciptakan suatu alat yang dapat memberikan kenyamanan bagi penghuni

rumah dan kemudahan bagi pengunjung.

Realisasi dari gagasan tersebut adalah pemanfaatan kode digital pada tombol

bel pintu berbasis rangkaian digital dengan menambahkan speaker sebagai alarm.

2

Kode digital dimanfaatkan untuk mempermudah mencari penghuni dalam kamar

tertentu tanpa mengganggu penghuni lainnya. Setiap kamar memiliki kode

tertentu yang dapat diubah oleh pemilik kamar, selain itu tiap kamar juga

memiliki frekuensi bunyi bel yang berbeda. Jika kode-kode pada tombol yang

ditekan sesuai dengan kode kamar maka bel pada kamar tertentu dapat berbunyi

tetapi jika kode tidak sesuai maka bel tidak akan berbunyi sehingga tidak dapat

disalahgunakan oleh orang-orang yang tidak berkepentingan.

1.3. Tujuan dan Manfaat

Tujuan dari tugas akhir ini adalah merencanakan dan merealisasikan bel

pintu pada setiap kamar dengan mengubah sistem bel pintu manual menjadi

sistem bel pintu yang memanfaatkan kode logika digital.

Manfaat yang ingin dicapai dalam penerapan bel pintu dengan pemakaian

kode digital adalah untuk menjaga privasi penghuni rumah (kos/asrama).

1.4. Batasan Masalah

Perangkat yang akan dirancang mempunyai batasan-batasan sebagai berikut:

a. Jumlah kamar ada empat dan tiap kamar mempunyai kode masing-masing

yang dapat diganti sesuai keinginan penghuni.

b. Tiap kamar mempunyai frekuensi bunyi bel yang berbeda.

c. Penggunaan sepuluh tombol yaitu empat tombol kode, empat tombol

pemilih pintu, satu tombol program, dan satu tombol reset.

3

d. LED (Light Emitting Diode) sebagai indikator kode.

e. Pada rangkaian digital menggunakan IC Pewaktu (Timer) 555, IC TTL, dan

IC Penguat Daya BA534.

1.5. Metodologi Penelitian

Penulis melakukan penelitian dengan melakukan metodologi sebagai

berikut:

a. Mengumpulkan referensi dan literatur dari perpustakaan dan internet.

b. Menyusun referensi dan literatur yang ada.

c. Perancangan dan pembuatan alat yang terencana berupa hardware.

d. Pengujian alat.

e. Penyusunan laporan.

1.6. Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan dibagi menjadi beberapa bab, yaitu:

BAB I Berisi latar belakang penulisan, tujuan dan manfaat penulisan,

batasan masalah, metodologi penelitian, dan sistematika penulisan.

BAB II Berisi dasar teori meliputi Flip-Flop J-K, Flip-Flop D, Gerbang

Logika, Multivibrator Astabil, Multivibrator Monostabil, dan

Indikator LED.

BAB III Berisi perancangan alat yang meliputi diagram blok dan perancangan

hardware.

4

BAB IV Berisi data pengamatan dan pembahasan.

BAB V Berisi kesimpulan dan saran.

5

BAB II DASAR TEORI

Pembuatan bel pintu berbasis rangkaian digital memerlukan literatur

mengenai komponen elektronika sebagai penunjang proses perancangan.

Komponen elektronika yang diperlukan meliputi: Flip-flop J-K, Flip-flop D,

Gerbang Logika, Multivibrator Astabil, Multivibrator Monostabil, dan Indikator

LED, yang akan dibahas dalam bab ini.

2.1. Flip-Flop J –K

Flip-flop J-K merupakan flip-flop universal yang memiliki sifat dari semua

flip-flop jenis lain dan banyak digunakan dalam perancangan rangkaian digital.

Simbol logika untuk flip-flop J-K digambarkan pada gambar 2.1.

Masukan Keluaran Gambar 2.1. Simbol Logika Flip-Flop J-K

Masukan yang diberi label J dan K merupakan masukan data. Masukan yang

diberi label CLK merupakan masukan detak. Keluaran Q dan Q merupakan

keluaran komplementer pada satu flip-flop. Tabel kebenaran untuk flip-flop J-K

diperlihatkan pada tabel 2.1.

J Q

CLK

K Q

6

Tabel 2.1. Tabel Kebenaran Flip-Flop J-K

Masukan Keluaran Mode

operasi CLK J K Y

Tetap

0 0 Tidak

berubah

Reset 0 1 0

Set 1 0 1

Togel 1 1 Togel

Baris 1 dari tabel kebenaran tersebut menunjukkan kondisi tetap. Jika

masukan J dan K kedua-duanya 0 maka keluaran tidak berubah keadaan. Flip-

flop tersebut ada dalam mode tetap. Baris 2 dan 3 dari tabel kebenaran

memperlihatkan kondisi reset dan set untuk keluaran Q . Baris 4 melukiskan

keluaran penggunaan posisi toggle (togel) dari flip-flop J-K, bila kedua masukan

data J dan K kedua-duanya 1 maka keluaran akan berlawanan dengan keadaan

pada waktu pulsa tiba pada masukan clock. Dengan pulsa detak yang berulang,

keluaran Q dapat menjadi rendah, tinggi, rendah, tinggi, rendah, dan sebagainya.

Gagasan rendah-tinggi-rendah-tinggi ini disebut pentogelan. Istilah “pentogelan”

berasal dari kenyataan sifat hidup-mati dari saklar togel.

Simbol logika untuk flip-flop J-K TTL 7476 diperlihatkan pada gambar 2.2,

sedangkan tabel kebenaran J-K flip-flop 7476 dapat dilihat pada tabel 2.2. Dua

masukan asinkron (preset dan clear) ditambahkan ke simbol tersebut, masukan

7

sinkron adalah data J dan K serta masukan detak. Keluaran normal (Q ) dan

komplementer (Q ) juga ditampilkan.

Gambar 2.2. Flip-Flop J-K 7476

Tabel 2.2.Tabel Kebenaran Flip-Flop J-K 7476

MASUKAN

Asinkron Sinkron KELUARAN

Metode Operasi

SET CLR CLK J K Q Q

Asynchronous set 0 1 X X X 1 0

Asynchronous reset 1 0 X X X 0 1

Prohibited 0 0 X X X 1 1

Hold 1 1 0 0 Tak berubah

Reset 1 1 0 1 0 1

Set 1 1 1 0 1 0

Toggle 1 1

1 1

Posisi

berkebalikan

0 = RENDAH X = Don’t care 1 = TINGGI = pulsa detak positif

8

Tiga baris pertama tabel 2.2 menunjukkan bahwa masukan asinkron

diaktifkan dan masukan sinkron menjadi don’t care. Pada tabel kebenaran “X”

ditempatkan di bawah masukan J, K dan CLK untuk baris-baris tersebut. Keadaan

larangan terjadi bila kedua masukan asinkron diaktifkan pada waktu yang sama.

Keadaan larangan tersebut hendaknya dihindari.

Bila kedua masukan asinkron (SET dan CLR) tidak diaktifkan dengan 1,

maka masukan sinkron dapat diaktifkan. Empat baris terakhir dari tabel 2.2

memperjelas mode operasi tetap, reset, set, dan togel untuk flip-flop J-K 7476.

Flip-flop J-K menggunakan pulsa untuk memindahkan data dari masukan data J

dan K ke keluaran Q dan Q .

2.2. Flip-Flop D

Flip-flop D hanya mempunyai satu masukan data (D) dan masukan detak

(CLK), keluaran Q dan Q ditunjukkan pada gambar 2.3. Tabel kebenaran

ditunjukkan pada sebelah kanan simbol tersebut. Flip-flop D sering disebut flip-

flop tunda, kata “tunda” menggambarkan apa yang terjadi pada data. Data (0 atau

1) pada masukan D tersebut akan tertunda selama satu pulsa detak untuk

mencapai keluaran normal (Q). Data dipindahkan ke keluaran pada transisi pulsa

detak rendah ke tinggi. Tabel kebenaran yang disederhanakan untuk flip-flop D

dapat dilihat pada gambar 2.3.

9

Gambar 2.3. Simbol Logika dan Tabel Kebenaran Flip-Flop D

Untuk flip-flop D yang khusus dikomersilkan, mempunyai dua masukan

tambahan yaitu SET dan CLR (clear). Masukan SET digunakan untuk mengeset

keluaran Q menjadi 1 bila SET diberikan logika 0. Masukan CLR membuat

keluaran Q menjadi 0 bila CLR diberi logika 0. Masukan SET dan CLR akan

menolak masukan D dan CLK. Masukan D dan CLK beroperasi seperti pada flip-

flop D.

2.3. Gerbang Logika

Gerbang logika adalah rangkaian yang menggunakan sinyal digital sebagai

masukan dan keluarannya. Rangkaian tersebut disebut sebagai gerbang karena

setiap keluaran tergantung sepenuhnya pada sinyal yang diberikan pada masukan-

masukannya. Jika sinyal masukan ini berubah, keluarannya juga dapat berubah.

Rangkaian logika dapat dibedakan menjadi dua bagian, yaitu: rangkaian

logika kombinasional dan rangkaian logika sekuensial. Rangkaian logika

kombinasional adalah rangkaian yang nilai keluarannya bergantung pada keadaan

Masukan Keluaran

D Qn+1

0 0

1 1

Q

10

nilai masukannya pada saat itu saja, sedangkan rangkaian sekuensial tidak

tergantung pada saat itu saja tetapi juga tergantung pada waktu keadaaan masukan

sebelumnya.

Ada dua teknologi pembuatan gerbang rangkaian digital yang umum

dipasaran, yang pertama adalah TTL (Transistor-Transistor Logic). Gerbang yang

dibuat dengan teknologi ini berkode 74xx, misalnya 7400 adalah gerbang NAND

dua masukan. Teknologi yang kedua adalah teknologi CMOS ( Complementary

Metal Oxide Semiconductor). Kode untuk gerbang CMOS yang tersedia dipasaran

adalah 40xx, misalnya 4001 adalah gerbang NOR dengan 2 masukan.

Gerbang TTL beroperasi pada tegangan 5 volt, sedangkan gerbang CMOS

bisa diberi catu tegangan dari 3 volt sampai 15 volt. Gerbang-gerbang ini dikemas

dalam bentuk IC.

Pada dasarnya semua sistem digital disusun oleh hanya tiga buah gerbang

logika dasar, gerbang-gerbang ini adalah AND, OR, dan NOT. Beberapa gerbang

logika lainnya seperti NAND, NOR, EXOR, X-NOR adalah merupakan

kombinasi dari beberapa gerbang AND, OR atau NOT dan gerbang inilah

rangkaian kompleks apapun dapat dirancang

Gerbang-gerbang logika biner terdiri dari tujuh gerbang logika dasar yaitu

seperti pada gambar 2.3.

11

Tabel 2.3. Tabel Kebenaran Gerbang Logika

Tabel Kebenaran

Input Keluaran Fungsi

Logika

Simbol

Logika

Persamaan

Boolean B A Y

0 0 0

0 1 0

1 0 0 AND

A.B = Y

1 1 1

0 0 0

0 1 1

1 0 1

OR

A+B = Y

1 1 1

0 1 NOT/

INVERTER A = A

1 0

0 0 1

0 1 1

1 0 1 NAND

BA. = Y

1 1 0

0 0 1

0 1 0

1 0 0 NOR

BA+ = Y

1 1 0

12

Tabel 2.3. Tabel Kebenaran Gerbang Logika (lanjutan)

Gerbang NAND digunakan secara luas dan dapat digunakan untuk membuat

gerbang lain. Seperti terlihat pada tabel 2.4.

Tabel 2.4. Tabel NAND sebagai Gerbang Universal

Fungsi Logika Simbol Logika Rangkaian yang hanya menggunakan gerbang NAND

Inverter / NOT

AND

Tabel Kebenaran

Input Keluaran Fungsi

Logika

Simbol

Logika

Persamaan

Boolean

B A Y

0 0 0

0 1 1

1 0 1 XOR

A ⊕ B = Y

1 1 0

0 0 1

0 1 0

1 0 0 X-NOR

BA⊕ = Y

1 1 1

13

Tabel 2.4. Tabel NAND sebagai Gerbang Universal (lanjutan)

Fungsi Logika Simbol Logika Rangkaian yang hanya menggunakan gerbang NAND

OR

NOR

XOR

X-NOR

2.4. Multivibrator

Multivibrator (MV) adalah rangkaian pembangkit pulsa yang menghasilkan

keluaran gelombang segi empat (kotak). Multivibrator diklasifikasikan menjadi

multivibrator astabil, bistabil, dan monostabil. Ketiga jenis multivibrator ini

memiliki karakteristik yang berbeda seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.4

(a)

keluaran

Gambar 2.4. Bentuk Keluaran Multivibrator

Multivibrator astabil

14

(b)

keluaran

(c)

keluaran

Gambar 2.4. Bentuk Keluaran Multivibrator(lanjutan)

Pemakaian piranti-piranti semacam osilator, pembangkit pulsa, pembangkit

tanjakan, pembangkit gelombang persegi, dan multivibrator satu tembakan

memerlukan sebuah rangkaian yang mampu menghasilkan selang–selang penentu

waktu. Pewaktu rangkaian terpadu yang paling populer adalah IC 555. IC 555 bisa

beroperasi dari tegangan DC+5V sampai +18V, mengakibatkan rangkaian ini bisa

saling dihubungkan dengan rangkaian TTL, CMOS dan rangkaian Op Amp.

IC 555 seperti terlihat pada gambar 2.5 dapat dianggap sebagai sebuah blok

fungsional yang berisi dua pembanding (Comparator), satu transistor, tiga tahanan

yang sama, sebuah flip-flop, dan sebuah tingkat keluaran.

Gambar 2.5. Diagram Blok IC 555

Q

QSET

CLR

S

R

6 threshold

2 trigger

5 Control Vcc

8 Vcc 7 discharge5 reset

3 out put

1 ground

5 kOp amp1

Op amp 25 k

5 k

Multivibrator bistabil

Multivibrator monostabil

15

2.4.1. Multivibrator Astabil

Multivibrator astabil adalah multivibrator yang tidak mempunyai keadaan

stabil dan tidak memerlukan pulsa masukan seperti pada gambar 2.4a.

Multivibrator akan berada pada salah satu keadaan (TINGGI atau RENDAH)

selama sesaat dan kemudian berpindah ke keadaan lain selama sesaat pula.

Rangkaian astabil adalah tipe osilator elektronik yang menghasilkan tegangan

keluaran yang secara terus-menerus dan otomatis di switch dari kondisi TINGGI

ke RENDAH kemudian dari RENDAH ke TINGGI dan seterusnya, karena itu

multivibrator astabil disebut juga multivibrator bergerak bebas (Free Running

Multivibrator). Multivibrator ini biasa digunakan sebagai pembangkit pulsa

(clock).

Pada gambar 2.6 menunjukkan hubungan-hubungan yang harus dibuat pada

IC 555 supaya beroperasi sebagai rangkaian astabil. Sebuah kapasitor filter

0,01uF biasanya dihubungkan dari terminal tegangan pengendali pin 5 ke ground.

Kapasitor ini melewatkan gangguan atau tegangan riak dari suplai daya untuk

memperkecil akibat-akibatnya pada tegangan ambang. Tegangan keluaran pada

pin 3 adalah suatu gelombang segi empat. Waktu TINGGI adalah suatu pulsa

dengan lebar TH detik dan waktu RENDAH adalah suatu pulsa dengan lebar TL

detik.

16

TL

TH

0,01uF

Gambar.2.6. Rangkaian Astabil

Nilai-nilai R1, R2 dan C menentukan lebar TH dan TL.

Waktu TINGGI TH diberikan oleh persamaan 2.1.

TH = 0,693(R1+R2) C…………………………………………………………………………..….(2.1)

Waktu RENDAH TL diberikan oleh persamaan 2.2.

TL = 0,693R2 C………………………………………………………………..………………………(2.2)

Hasil dari keluaran astabil berupa gelombang kotak, TH untuk waktu tinggi

dan TL untuk waktu rendah, dapat diatur sesuai keinginan yang dibutuhkan dari

peralatan.

Kedua waktu tersebut diukur dalam detik, R1 diukur dalam ohm, dan C

diukur dalam farad. Waktu ini dikenal sebagai waktu total periodik (T) dari

gelombang segi empat.

T = TH + TL……………………………………………………………....(2.3)

17

Banyaknya pulsa TINGGI dalam satu detik dikenal sebagai frekuensi (f)

gelombang segi empat.

f = LH TTT +

= 11

= CRR )2(693,0

1

21 +

= CRR )2(

44,1

21 +…………………………………………………………(2.4)

2.4.2. Multivibrator Monostabil

Multivibrator monostabil disebut juga multivibrator satu tembakan,

menghasilkan pulsa keluaran dengan lama waktu tetap, setiap saat inputnya dipicu

seperti pada gambar 2.4c. Pemicuan masukan dapat berupa keseluruhan pulsa,

transisi detak dari RENDAH ke TINGGI, atau transisi detak dari TINGGI ke

RENDAH. Pulsa keluaran dapat berupa pulsa negatif atau positif. Dalam

perancangan dapat mengatur lamanya waktu pulsa keluaran dengan menggunakan

kombinasi kapasitor dan resistor yang berlainan.

Pewaktu IC 555 yang dibuat sebagai multivibrator satu tembakan

ditunjukkan dalam gambar 2.7. Pulsa masukan negatif pendek menyebabkan pulsa

keluaran positif panjang. Lamanya waktu t dari pulsa keluaran dihitung dengan

menggunakan persamaan 2.5.

t = 1,1 RAC1……………………………………………………………...(2.5)

dengan RA sebanding dengan nilai resistor dalam ohm, C sebanding dengan nilai

kapasitor dalam farad.

18

RA

C1 0,01uF

Gambar 2.7. Pewaktu IC 555 Dihubungkan sebagai Multivibrator Monostabil

Multivibrator satu tembakan dalam gambar 2.7 adalah nonretriggleable

(bersifat tidak dapat dipicu kembali). Ini berarti bahwa ketika keluaran dari satu

tembakan tinggi akan diabaikan oleh setiap pulsa masukan. Selain multivibrator

jenis nonretriggleable ada juga jenis retriggleable (bersifat dapat dipicu kembali).

2.5. Resistor

Resistor yang digunakan untuk menyatakan disipasi tenaga paling lazim

dijelaskan dengan mengharuskan tegangan yang melalui resistor adalah

berbanding lurus dengan arus yang melalui resistor tersebut. Secara matematis

sebagai dasar perhitungan tegangan, arus, dan hambatan digunakan Hukum Ohm.

V = R.I…………………………………………………………………...(2.6)

Konstanta kesebandingan R adalah resistansi (tahanan) dan diukur dalam ohm

(Ω).

19

2.6. Indikator LED

Pada umumnya cahaya yang dihasilkan LED tergantung dari arus yang

dihasilkan yaitu antara 3mA sampai 30mA. LED biasanya mengalami penurunan

tegangan dari 1,5V sampai 2,5V.

Gambar 2.8. Rangkaian Indikator LED

Berdasarkan persamaan (2.6), untuk menghitung hambatan LED (R) dapat

digunakan persamaan:

V = R.I

R = I

V

R = LED

f

I

VVcc−……………………………………………......................(2.7)

20

BAB III PERANCANGAN ALAT

3.1 Prinsip Kerja Rangkaian

Pemanfaatan kode digital pada bel pintu yang dibuat pada tugas akhir ini

menggunakan J-K flip-flop sebagai rangkaian kode, D flip-flop sebagai rangkaian

penyimpan kode, beberapa gerbang logika, IC Timer sebagai pembangkit

gelombang kotak (clock) dan IC BA 534 sebagai penguat daya.

Lay out dari papan tombol bel pintu dapat dilihat pada gambar 3.1 di

bawah ini. Tombol Pilih Pintu Tombol Pin Kode

LED

Gambar 3.1. Lay out Papan Tombol Bel Pintu

Prinsip kerja bel pintu berdasarkan lay out di atas adalah sebagai berikut:

1. Tekan Power on/off.

2. Untuk memrogram, tekan tombol program lalu masukkan pin kode kemudian

tekan tombol pilih pintu (misal P1) lalu kembali tekan tombol program maka

kode baru tersimpan. Kode tidak akan tersimpan bila terjadi dua hal, yaitu

PROGRAM RESET POWER

P 4

P 3

P 2

P 1

Pin Kode 4

Pin Kode 3

Pin Kode 2

Pin Kode 1

Enter

Enter

Enter

Enter

21

sudah menekan pin kode tetapi lupa menekan tombol program atau sudah

menekan pin kode tetapi lupa menekan tombol pilih pintu.

3. Untuk membuka kode tekan pin kode kemudian tekan tombol pilih pintu yang

diinginkan (misal P1).

4. Jika lupa dengan kode yang dimasukkan pada P1, tekan tombol pilih pintu (P1)

lalu dilanjutkan dengan menekan tombol reset maka kode P1 akan kosong

(tidak ada kodenya). Bila langsung tekan reset tanpa menekan tombol pilih

pintu maka kode akan tetap tersimpan.

Diagram blok dari sistem pemanfaatan kode pada tombol bel pintu dapat

dilihat pada gambar 3.2. Rangkaian lengkap bel pintu dapat dilihat pada bagian

lampiran.

Gambar 3.2. Diagram Blok Rangkaian

4 Tombol kode

Rangkaian kode

4 Tombol pemilih pintu

1 Tombol program

1 Tombol reset

Sumber Detak (IC 555)

Rangkaian Pemilih Pintu

Rangkaian Program

Rangkaian Reset

Rangkaian Penyimpan Kode dan Pembanding

Speaker

Tampilan LED

Tampilan LED

Tampilan LED

22

Diagram alir dari pemanfaatan kode pada tombol bel pintu adalah seperti

pada gambar 3.3.

T T

]

Y Y

T

Y

Gambar 3.3. Diagram Alir Bel Pintu

Berdasarkan diagram alir di atas cara kerja bel pintu dibagi menjadi dua, yaitu:

a. Pemrograman Kode

Untuk pemrograman kode dilakukan dengan cara sebagai berikut: pertama

tekan tombol program lalu masukkan kode pintu. Sebagai indikator kode program

diberi tampilan berupa LED. Kemudian tekan tombol pemilih pintu untuk

Start

Ambil Data Tombol

Tekan Tombol Program

Masukkan Kode

Pilih Pintu

Tekan Program

End

Buka Kode

Masukkan Kode

Pilih Pintu

Kode Sesuai?

Alarm Berbunyi

23

menentukan pintu yang diinginkan lalu kembali tekan tombol program sehingga

kode tersimpan di rangkaian memori.

b. Membunyikan Bel

Untuk memanggil pintu kamar tertentu dilakukan dengan cara membuka kode

dengan menekan tombol kode program untuk memasukkan kode. Kemudian pilih

pintu yang diinginkan. Jika kode sesuai maka bel akan berbunyi tetapi jika tidak,

kembali memasukkan kode.

3.2 Papan Tombol

Papan tombol terdiri dari empat tombol kode program, empat tombol pemilih

pintu, satu tombol program, dan satu tombol reset. Pada keadaan tombol tidak

ditekan atau normal maka keluaran semua tombol tinggi (1), karena terhubung

dengan Vcc. Apabila salah satu tombol ditekan maka pada tombol yang ditekan

akan menghasilkan keluaran bernilai rendah (0).

Berdasarkan Hukum Ohm pada persamaan (2.6) maka dapat dihitung

hambatan yang dipasang pada tombol. Dengan tegangan 5V, maka hambatan yang

digunakan untuk membatasi arus 5mA yaitu:

V = R.I

R = I

V

R = 3105

5−×

R = 1kΩ

24

3.3 Rangkaian Kode

Rangkaian kode digunakan untuk memasukkan kode biner empat bit melalui

penekanan tombol kode. Sebagai indikatornya digunakan LED yang dipasangkan

pada keluaran rangkaian kode. Rangkaian yang diinginkan adalah rangkaian yang

dapat menghasilkan keluaran tinggi (1). Misal saat tombol IN1 ditekan, keluaran

berubah dari rendah (0) ke tinggi (1) dan saat tombol ditekan lagi keluaran

berubah dari tinggi (1) ke rendah (0). Jika tombol kode tidak ditekan keluarannya

tetap seperti masukannya. Hal tersebut juga berlaku untuk IN2, IN3, dan IN4. Lihat

tabel 3.1.

Tabel 3.1 Tabel Kebenaran Rangkaian Kode

Masukan Keluaran

Reset CLK (IN1)

QJ-K-1 QJ-K

0 X 0 0

1

0 1

1

1 0

0 = RENDAH X = Don’t care 1 = TINGGI = pulsa detak negatif

Oleh karena itu untuk merancang rangkaian ini dibutuhkan rangkaian J-K flip-flop

seperti terlihat pada gambar 3.4.

25

Gambar 3.4. Rangkaian Kode

Dari gambar 3.4 menjelaskan ketika J dan K diberi masukan tinggi yang

berasal dari tegangan 5V membuat J-K flip-flop menjadi togel pada pulsa negatif

berikutnya. Jadi jika tombol ditekan maka hanya didapat satu sinyal keluaran.

3.4 Rangkaian Penyimpan Kode dan Pembanding

Rangkaian penyimpan kode digunakan untuk menyimpan kode yang telah

dimasukkan ke rangkaian kode. Rancangan rangkaian penyimpan kode terdiri dari

empat buah D flip-flop yang dirancang menggunakan IC 74LS175. Untuk

mendapatkan keluaran empat bit maka setiap keluaran J-K flip-flop dihubungkan

satu per satu dengan masukan D flip-flop. Dalam perancangan, jika data pertama

keluaran J-K flip-flop adalah nol atau satu maka pada masukan D flip-flop ditunda

satu pulsa detak untuk mencapai keluaran Q normal. Tabel kebenaran rangkaian

yang dibuat ditunjukkan pada tabel 3.2.

26

Tabel 3.2 Tabel Kebenaran Rangkaian Penyimpan Kode

CLK Masukan Keluaran

X Q-1

0 0

1 1

Dari tabel kebenaran 3.2 dapat dilihat data yang dipindahkan ke keluaran terjadi

pada saat transisi pulsa detak dari rendah ke tinggi.

Perancangan rangkaian pembanding membutuhkan data keluaran J-K flip-

flop dan D flip-flop. Pembanding paling sederhana, membandingkan bit demi bit

dari dua bilangan biner untuk mendapatkan keluaran bernilai satu dengan syarat

masukan keduanya sama. Jika kedua bit adalah sama (0-0 atau 1-1), keluaran yang

dihasilkan tinggi (1). Tabel kebenaran perancangan rangkaian pembanding ini

dapat dilihat pada tabel 3.3.

Tabel 3.3. Tabel Kebenaran Rangkaian Pembanding

Masukan

B A Keluaran

(Y)

0 0 1

0 1 0

1 0 0

1 1 1

27

Rangkaian pembanding ini menggunakan gerbang X-NOR untuk membandingkan

kesamaan bit. Rancangan logika dapat dilihat pada gambar 3.5.

B

A

XNOR2

Y

Gambar 3.5. Gerbang Logika X-NOR

Perancangan lengkap dari rangkaian penyimpan kode dan pembanding dapat

dilihat pada gambar 3.6.

XNOR2

Keluaran Rangkaian Kode

U6

NAND8


DFF

D

CLK

CLR

NPR

N

Q

MV astabil

DFF

D

CLK

CLR

NPR

N

Q

AND3

5V

R


Tombol Program

MV monostabil

IN B

IN A

DFF

D

CLK

CLR

NPR

N

Q

Tombol Pintu 1


IN C

XNOR2

DFF

D

CLK

CLR

NPR

N

Q

LED

IN D

XNOR2

330

XNOR2

Gambar 3.6. Rangkaian Penyimpan Kode dan Pembanding

Hasil akhir perbandingan gerbang logika X-NOR diharapkan dapat

mengaktifkan trigger rangkaian multivibrator monostabil. Masukan trigger akan

rendah jika keempat keluaran gerbang X-NOR pada keadaan tinggi. Oleh karena

28

itu keluaran X-NOR dihubungkan pada suatu gerbang logika yang dapat

menghasilkan keluaran rendah (0) saat semua masukan tinggi (1). Gerbang logika

yang dimaksud adalah NAND 5 masukan. Empat masukan yang dimaksud terdiri

dari keempat keluaran gerbang X-NOR dan satu masukan berasal dari keluaran

pemilih pintu. Gerbang logika NAND 5 masukan tidak ada di pasaran sehingga

dalam perancangan digunakan gerbang logika NAND 8 masukan, yang ketiga

kakinya dihubungkan menjadi satu kemudian dihubungkan keluaran pemilih

pintu. Gerbang NAND 8 masukan ini dikemas dalam IC 74LS175. Gambar

gerbang logika NAND 8 masukan dapat dilihat pada gambar 3.7.

YB X-NOR

NAND8

YC X-NOR

PEMILIH PINTU

YA X-NOR

YD X-NOR

MV monostabil

Gambar 3.7. Gerbang Logika NAND 8 Masukan

Tabel kebenaran gerbang NAND 8 Masukan dapat dilihat pada tabel 3.4.

Tabel 3.4. Tabel Kebenaran NAND 8 Masukan

Masukan

X-NOR

YA YB YC YD

Pilih

Pintu

Keluaran

NAND 8

Masukan

1 1 1 1 0 1

1 1 1 1 1 0

29

Dari gambar 3.6 dapat dibuat tabel kebenaran rangkaian penyimpan kode

dan pembanding seperti terlihat pada tabel 3.5. Jika kode yang dimasukkan sama

dengan kode yang tersimpan pada D flip-flop maka keluaran NAND 8 Masukan

menjadi rendah (0) sehingga mengaktifkan multivibrator monostabil dan

sebaliknya jika kode yang dimasukkan tidak sesuai dengan kode yang telah

diprogram pada D flip-flop maka keluaran NAND 8 Masukan menjadi tinggi (1)

sehingga membuat multivibrator monostabil menjadi tidak aktif. Misal masukan

D flip-flop A, B, C, dan D yang telah diprogram (1, 1, 1, 1) diberi clock positif

dengan menekan tombol pintu (misal Pintu 1) akan menghasilkan keluaran yang

rendah (0) dan sebaliknya jika kode yang dimasukkan tidak sesuai dengan kode

yang telah diprogram (misal: 1, 1, 1, 0) maka akan menghasilkan keluaran tinggi

(1). Hal tersebut juga berlaku untuk pintu 2, pintu 3, dan pintu 4.

Tabel 3.5. Tabel Kebenaran Rangkaian Penyimpan Kode dan Pembanding

Biner masukan kode (DFF)

Clock Pinggiran Positif

Pintu 1 IN

A

IN

B

IN

C

IN

D

Keluaran NAND 8 Masukan

1 1 1 1 0

1 1 1 0 1

30

3.5 Rangkaian Pemilih Pintu dan Program

Rangkaian pemilih pintu berfungsi untuk menentukan kamar yang

diinginkan oleh pemanggil. Rangkaian pemilih pintu terdiri dari empat tombol.

Jika salah satu tombol ditekan maka akan dihasilkan keluaran J-K flip-flop tinggi

(1), hal tersebut dapat dilihat juga pada tabel 3.1. Untuk mengaktifkan memori

yang dipilih maka keluaran tersebut dihubungkan dengan suatu gerbang logika

yang dapat menghasilkan keluaran tinggi (1), karena untuk memicu clock pada D

flip-flop dibutuhkan masukan tinggi (1) yang berasal dari masukan pilih pintu,

program, dan multivibrator astabil. Oleh karena itu digunakan gerbang AND 3

masukan untuk mendapatkan keluaran tinggi (1). Rancangan gerbang logika AND

3 masukan untuk ekspresi Boolean A.B.C = Y dapat dilihat pada gambar 3.8.

IN AY

IN C

AND3

IN B

Gambar 3.8. Gerbang Logika AND 3 Masukan

Gambar 3.8 dapat dibuat tabel kebenaran seperti pada tabel 3.6.

Tabel 3.6. Tabel Kebenaran Rangkaian Pembanding

Masukan

C B A Keluaran

(Y)

0 0 0 0

0 0 1 0

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

. 1 1 1 1

31

Selain terhubung dengan masukan AND 3 Masukan, keluaran J-K flip-flop juga

terhubung dengan NAND 8 masukan sehingga dapat memicu bel untuk berbunyi.

Rangkaian program berfungsi untuk memprogram kode pada kamar yang

diinginkan penghuni. Prinsip kerja rangkaian program hampir sama dengan

rangkaian pemilih pintu. Yang membedakannya adalah keluaran J-K flip-flop

hanya dihubungkan dengan AND 3 masukan yang berasal dari masukan program,

pilih pintu, dan multivibrator astabil. Dalam hal ini AND 3 masukan berfungsi

untuk mengaktifkan memori yang ingin diprogram. Perancangan lengkap dari

rangkaian pemilih pintu dan program dapat dilihat pada gambar 3.9.

Gambar 3.9. Rangkaian Pemilih Pintu dan Program

Dari gambar 3.9 dapat dibuat tabel kebenaran seperti pada tabel 3.7. Prinsip

kerja rangkaian pemilih pintu dan rangkaian program sama yaitu menghasilkan

32

keluaran tinggi (1). Misal saat tombol pintu 1 ditekan, keluaran berubah dari

rendah (0) ke tinggi (1) sehingga dapat mengaktifkan AND 3 Masukan dan

memicu clock pada D flip-flop. Saat tombol pintu 1 ditekan kembali, keluaran

berubah dari tinggi (1) ke rendah (0) dan jika tombol tidak ditekan maka keluaran

tetap seperti masukannya. Hal tersebut juga berlaku untuk pintu 2, pintu 3, dan

pintu 4. Lihat tabel 3.7.

Tabel 3.7. Tabel Kebenaran Rangkaian Pemilih Pintu dan Program

Masukan Keluaran

Reset CLK (Pintu 1)

Q-1 Q

0 X 0 0

1

0 1

1

1 0

0 = RENDAH X = Don’t care 1 = TINGGI = pulsa detak negatif

3.6 Reset

Saklar reset digunakan untuk mereset memori yang tersimpan pada D flip-

flop. Pada saklar reset terdapat dua kaki, yang pertama dihubungkan dengan

semua reset pada kaki reset IC 74LS73 dan kaki yang kedua terhubung dengan

tegangan 5V sehingga dengan menekan saklar reset maka kode yang sudah

diprogram pada kamar tertentu akan kosong (tidak ada kodenya). Sebelum

menekan saklar reset diawali dengan menekan tombol pemilih pintu yang

dihubungkan dengan gerbang AND 3 masukan untuk mengaktifkan bagian

33

memori yang akan direset. Masukan gerbang AND 3 masukan berasal dari

masukan program, pilih pintu, dan multivibrator astabil. Jadi jika ingin mereset

semua kode pintu yang sudah diprogram maka semua tombol pemilih pintu

ditekan, diikuti dengan penekanan saklar reset sehingga semua kode yang

tersimpan pada D flip-flop akan ter-reset. Untuk lebih jelas dapat dilihat pada

gambar 3.10.

Gambar 3.10. Rangkaian Reset

3.7 Detak

Detak atau clock adalah pulsa yang sangat dibutuhkan dalam merancang

suatu rangkaian digital. Detak dalam teknik digital berfungsi sebagai pemicu atau

penggerak (trigger). Detak yang dibutuhkan adalah pulsa yang berjalan secara

kontinyu dan bergerak bebas atau sering disebut multivibrator astabil.

34

Multivibrator astabil dirancang dengan menggunakan IC pewaktu 555, ijin

waktu yang diperlukan adalah 47ms atau dengan frekuensi 21,27Hz. Detak

dengan T = 47ms dipakai sebagai penggerak dari rangkaian memori atau

penyimpan kode. Rangkaian multivibrator astabil dengan T = 47ms seperti

terlihat pada gambar 3.11.

Berdasarkan persamaan (2.1) dan (2.2), dengan menentukan waktu rendah

(TL) sebesar 22,869ms, waktu tinggi (TH) sebesar 23,78ms dan nilai kapasitor (C)

sebesar 3,3uF, maka nilai R pada multivibrator astabil adalah sebagai berikut:

FCmSTmST HL µ3,3,78,23,869,22 ===

Dari persamaan (2.1) nilai R2 dapat dicari:

CRTL ..693,0 2=

62

3 10.3,3..693,010.22869 −− = R

Ω= kR 102

Dari persamaan (2.2) nilai R1 dapat dicari:

CRRTH )..(693,0 21 +=

61

3 10.3,3).10.(693,010.78,23 −− += kR

6

3

1 102869,2

1078,2310 −

−

××=+ kR

kR 1036,103981 −=

Ω= 3981R

Nilai R1 dipasaran tidak ada, yang ada dipasaran 398Ω, sehingga:

Ω= 4001R

35

TL

TH

Gambar 3.11. Rangkaian Multivibrator Astabil

3.8 Tampilan LED

Perencanaan tampilan indikator kode pada tombol bel pintu ini

menggunakan Light Emitting Diode (LED) yang mempunyai fungsi untuk

menampilkan kode yang dimasukkan. Lampu LED menyala menandakan kode

yang dimasukkan mempunyai nilai satu (1) dan lampu LED padam mempunyai

nilai nol (0). Untuk tampilan dari LED adalah seperti gambar 3.12.

Gambar 3.12. Rangkaian Tampilan LED

36

Untuk menyalakan LED dibutuhkan tegangan maju (Vf) 2V dan arus (ILED)

sekitar 9mA. Maka hambatan LED (R) dapat dicari dengan menggunakan

persamaan (2.7).

R = LED

f

I

VVcc−

= mA

VV

9

25 −

= 330Ω

3.9 Perancangan Sistem Keluaran

Pada perancangan hardware, speaker digunakan sebagai sistem alarm yang

mampu menghasilkan sebuah suara satu nada. Keluaran dari gerbang NAND 8

dihubungkan dengan IC timer 555 untuk menentukan lama bunyi alarm masing-

masing kamar dengan lebar pulsa keluaran. Lebar pulsa ditentukan oleh R dan C

yang diberikan oleh persamaan (2.5).

1..1.1 CRTH =

Berdasarkan persamaan (2.5), dengan menentukan waktu tinggi (TH) sebesar 6s

dan nilai kapasitor (C1) sebesar 4,7uF, maka nilai R:

1..1.1 CRTH =

6 = 1,1.R.4,7x10-6

6 = 5,17u.R

R = 1,16MΩ

karena di pasaran nilai tersebut tidak ada maka digunakan resistor 1MΩ. Untuk

lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 3.13.

37

Gambar 3.13. Rangkaian Multivibrator Monostabil

Rangkaian pembangkit pulsa (multivibrator monostabil) ini akan

membangkitkan pulsa lonceng untuk mengaktifkan amplifier. Keluaran dari

pembangkit pulsa dihubungkan dengan suatu rangkaian terpadu IC monolitik dari

penguat daya BA534 yang dapat menghasilkan distorsi harmonik total pada

frekuensi sebesar 1kHz. Penguat ini terhubung dengan beban 4Ω secara langsung.

Penguat ini dirancang untuk menguatkan sinyal-sinyal tinggi dan menghasilkan

daya sebesar 2,3 watt. Rangkaian IC BA534 tersebut dapat dilihat pada data sheet

yang ada pada lampiran. Gambar pembangkit pulsa dan keluaran yang berupa

speaker dapat dilihat pada gambar 3.14.

38

Gambar 3.14. Rangkaian Multivibrator Astabil dan Speaker

Dari gambar 3.14, untuk membedakan sebuah suara satu nada pada masing-

masing kamar, dapat dilakukan dengan menentukan frekuensinya. Frekuensi yang

digunakan dalam perancangan adalah 2600Hz, 3000Hz, 4200Hz, dan 5200Hz.

Berdasarkan persamaan (2.4), maka perhitungan besar komponen R1, R2, dan C1

untuk menghasilkan frekuensi yang diinginkan adalah sebagai berikut:

Kamar pertama:

Dengan menentukan frekuensi sebesar 2600Hz, R1 = 100Ω, dan C1 = 0,12uF

maka nilai R2 adalah:

f = 121 )2(

44,1

CRR ×+

2600 = 6

2 10.12,0)2100(

44,1−×+ R

(100 + 2R2)x(0,12.10-6)x2600 = 1,44

0,0312 + 0,000624R2 = 1,44

39

R2 = 000624,0

0312,044,1 −

R2 = 2257,69Ω

Karena di pasaran nilai tersebut tidak ada maka digunakan resistor 2200Ω

Kamar kedua:



f = 121 )2(

44,1

CRR ×+

3000= 6

2 10.11,0)2100(

44,1−×+ R

(100 + 2R2)x(0,11.10-6)x3000 = 1,44

0,033 + 0,00066R2 = 1,44

R2 = 00066,0

033,044,1 −

R2 = 2131,818Ω

Karena di pasaran nilai tersebut tidak ada maka digunakan resistor 2300Ω.

Kamar ketiga:



f = 121 )2(

44,1

CRR ×+

40

4200= 6

2 10.11,0)2100(

44,1−×+ R

(100 + 2R2)x(0,11.10-6)x4200 = 1,44

0,0462 + 0,000924R2 = 1,44

R2 = 000924,0

0462,044,1 −

R2 = 1508,44Ω

Karena di pasaran nilai tersebut tidak ada maka digunakan resistor 1500Ω.

Kamar keempat:



f = 121 )2(

44,1

CRR ×+

5200 = 6

2 10.11,0)2100(

44,1−×+ R

(100 + 2R2)x(0,11.10-6)x5200 = 1,44

0,0572 + 0,001144R2 = 1,44

R2 = 001144,0

0572,044,1 −

R2 = 1208,74Ω

Karena di pasaran nilai tersebut tidak ada maka digunakan resistor 1200Ω

41

BAB IV PEMBAHASAN

Setelah perancangan bel pintu berbasis rangkaian digital terealisasikan,

maka perlu diadakan pengujian alat untuk mengetahui kesesuaian alat yang dibuat

dengan alat yang telah dirancang. Pengujian sistem dilakukan secara bertahap

pada masing-masing diagram blok, dengan memanfaatkan alat bantu berupa

osiloskop dan frequency counter.

4.1 Pengujian Rangkaian Kode

Pada pengujian rangkaian kode terdiri dari beberapa J-K flip-flop yang

masukannya selalu satu dan keluarannya berdasarkan masukan clock dari pin

CLK. Pin CLK menentukan keluaran dari rangkaian J-K flip-flop karena pada

rangkaian kode masukan J-K nya selalu terhubung dengan catu 5 volt. Reset pada

J-K flip-flop digunakan untuk memberi kondisi rendah (0) pada saat keluaran

sebelum clock. Pengujian rangkaian kode dapat dilihat pada gambar 4.1.

Gambar 4.1. Pengujian Rangkaian Kode

42

Pada gambar 4.1 pengujian rangkaian kode menjelaskan jika tombol IN

tidak ditekan maka keluarannya tetap seperti masukannya. Saat tombol IN

ditekan, keluaran akan togel, yaitu berubah dari rendah (0) ke tinggi (1) atau

tinggi (1) ke rendah (0). Perbandingan perancangan dan hasil pengujian rangkaian

kode dapat dilihat pada tabel 4.1.

Tabel 4.1. Perbandingan Perancangan dan Hasil Pengujian Rangkaian Kode

Perancangan Hasil Pengujian

QJ-K

-1 : keluaran J-K sebelum clock QA-1 : keluaran A sebelum clock

QJ-K : keluaran J-K sesudah clock QA : keluaran A sesudah clock

Pada tabel 4.1 pengujian dilakukan dengan menekan reset, keluaran sebelum

clock menjadi rendah (0) lalu IN1 ditekan untuk memberi clock negatif sehingga

keluaran QA yang sebelumnya rendah (0) menjadi togel dan berubah menjadi

tinggi (1), kemudian IN1 ditekan kembali untuk memberi clock negatif sehingga

keluaran QA yang sebelumnya tinggi (1) menjadi togel dan berubah menjadi

rendah (0). Saat IN1 tidak ditekan maka keluarannya akan seperti masukannya.

Hal tersebut juga berlaku pada semua tombol kode (lihat lampiran L3). Berdasar

tabel perancangan dan tabel hasil pengujian rangkaian kode pada tabel 4.1 dapat

Masukan Keluaran

Reset CLK (IN1)

QA-1 QA

0 X 0 0

1

0 1

1

1 0

Masukan Keluaran

Reset CLK (IN1)

QJ-K-1 QJ-K

0 X 0 0

1

0 1

1

1 0

43

disimpulkan bahwa sistem pada rangkaian kode bekerja dengan baik dan sesuai

dengan perancangan.

4.2 Pengujian Rangkaian Penyimpan Kode

Pengujian rangkaian penyimpan kode dilakukan dengan memberikan logika

tinggi atau rendah pada masukan D flip-flop. Keluaran dari D flip-flop tergantung

pada masukan clock atau pin CP. Rangkaian penyimpan kode mempunyai sifat-

sifat seperti D flip-flop, yaitu keluarannya akan sama dengan masukannya (sifat

ini digunakan untuk membuka kode yang tersimpan dalam D flip-flop) dan D flip-

flop akan menyimpan masukan logika bersamaan dengan adanya clock pada

masukan pin clock (sifat ini digunakan dalam memrogram kode pada bel pintu

berbasis rangkaian digital). Keluaran D flip-flop menjadi masukan pada gerbang

X-NOR. Untuk mengaktifkan trigger pada rangkaian multivibrator monostabil

diperlukan masukan rendah (0), maka X-NOR dihubungkan dengan gerbang

NAND 8 masukan. Pengujian rangkaian penyimpan kode dapat dilihat pada

gambar 4.2.

44

XNOR2


U6

NAND8


DFF

D

CLK

CLR

NP

RN

Q

MV astabil

DFF

D

CLK

CLR

NP

RN

Q

AND3

5V

R


Tombol Program

MV monostabil

IN B

IN A

DFF

D

CLK

CLR

NP

RN

Q

Tombol Pintu 1


IN C

XNOR2

DFF

D

CLK

CLR

NP

RN

Q

LED

IN D

XNOR2

330

XNOR2

Gambar 4.2. Pengujian Rangkaian Penyimpan Kode

Pada gambar 4.2 dapat dilihat rangkaian penyimpan kode menggunakan D

flip-flop sebagai penyimpan kodenya. Kode hasil masukan dari pin D akan

disimpan bila ada clock pada pin CLK. Tabel kebenaran rangkaian penyimpan

kode dapat dilihat pada tabel 4.2.

Hal pertama yang dilakukan pada pengujian rangkaian penyimpan kode

adalah memrogram kode yang dilakukan dengan cara menekan tombol program

lalu memasukkan pin kode IN1, 1N2, IN3, IN4 kemudian tekan tombol pilih pintu

(misal Pintu 1) lalu kembali tekan tombol program maka kode baru tersimpan.

Untuk membuka kode, program harus dalam kondisi off kemudian dilakukan

beberapa pengujian terhadap kode yang telah diprogram tersebut.

45

Tabel 4.2. Perbandingan Perancangan dan Hasil Pengujian Rangkaian Penyimpan Kode dan Pembanding

Perancangan


Clock Pinggiran Positif

Pintu 1 IN

A

IN

B

IN

C

IN

D


1 1 1 1 0

1 1 1 0 1

Hasil Pengujian


Clock Pinggiran positif

Pintu 1 IN

A

IN

B

IN

C

IN

D


1 1 1 1 0

1 1 1 0 1

Pada tabel 4.2 dapat dilihat jika masukan kode benar maka keluarannya

rendah (0) dan sebaliknya jika masukan kode salah maka keluarannya tinggi (1).

Keluaran rendah (0) ini akan mengaktifkan multivibrator monostabil. Misal

pengujian dilakukan dengan memberi masukan D flip-flop A, B, C, dan D (1, 1, 1,

1) diberi clock positif dengan menekan tombol pintu (misal Pintu 1) akan

menghasilkan keluaran yang rendah (0) dengan hasil tersebut pengujian

46

dinyatakan berhasil. Hal tersebut juga berlaku untuk semua pintu (lihat lampiran

L4). Berdasar perbandingan perancangan dan hasil pengujian rangkaian

penyimpan kode dan pembanding pada tabel 4.2 dapat disimpulkan bahwa sistem

pada rangkaian penyimpan kode dan pembanding bekerja dengan baik dan sesuai

dengan perancangan.

4.3 Pengujian Rangkaian Pemilih Pintu dan Program

Rangkaian pemilih pintu dan program pada dasarnya sama dengan rangkaian

kode, yang membedakan adalah keluarannya. Keluaran dari rangkaian pemilih

pintu dan program menjadi masukan gerbang AND 3 masukan. Pengujian

rangkaian pemilih pintu dan program dapat dilihat pada gambar 4.3.

Gambar 4.3. Pengujian Rangkaian Pemilih Pintu dan Program

Rangkaian pada gambar 4.3 mempunyai beberapa masukan, diantaranya

masukan untuk J-K dan CLK. Keluaran rangkaian pemilih pintu dan program

tergantung pada masukan CLK. Jika tombol pilih pintu ditekan maka keluaran

47

akan togel yaitu berubah dari tinggi (1) ke rendah (0) atau rendah (0) ke tinggi (1).

Hasil pengujian rangkaian pemilih pintu dan program dapat dilihat pada tabel 4.3.

Tabel 4.3. Perbandingan Perancangan dan Hasil Pengujian Rangkaian Pemilih

Pintu dan Program

Perancangan Hasil Pengujian

QJ-K

-1 : keluaran J-K sebelum clock QA-1 : keluaran A sebelum clock

QJ-K : keluaran J-K sesudah clock QA : keluaran A sesudah clock Pada tabel 4.3 pengujian dilakukan dengan menekan reset, keluaran sebelum

clock menjadi rendah (0) lalu pintu 1 ditekan untuk memberi clock negatif

sehingga keluaran QA yang sebelumnya rendah (0) menjadi togel dan berubah

menjadi tinggi (1), kemudian pintu 1 ditekan kembali untuk memberi clock

negatif sehingga keluaran QA yang sebelumnya tinggi (1) menjadi togel dan

berubah menjadi rendah (0). Saat pintu 1 tidak ditekan maka keluarannya akan

seperti masukannya. Hal tersebut juga berlaku untuk semua pintu (lihat lampiran

L5). Berdasar perbandingan perancangan dan hasil pengujian rangkaian pemilih

pintu dan program pada tabel 4.3 dapat disimpulkan bahwa sistem pada rangkaian

pemilih pintu dan program bekerja dengan baik dan sesuai dengan perancangan.

Masukan Keluaran

Reset CLK (Pintu 1)

QA-1 QA

0 X 0 0

1

0 1

1

1 0

Masukan Keluaran

Reset CLK (Pintu 1)

QJ-K-1 QJ-K

0 X 0 0

1

0 1

1

1 0

48

4.4 Pengujian Tampilan LED sebagai Indikator

Pengujian tampilan LED sebagai indikator juga dilakukan pada tiap kamar

pada saat LED menyala. Hasil pengujian tampilan LED sebagai indikator dapat

dilihat pada tabel 4.4.

Tabel 4.4. Hasil Pengujian Tampilan LED sebagai Indikator

Parameter Pengujian Kamar 1

Pengujian Kamar 2

Pengujian Kamar 3

Pengujian Kamar 4

Nilai Perancangan

VLED (V) 2,20 2,19 2,15 2,17 2

ILED (mA) 8,2 8,2 8,3 8,2 9

Berdasarkan tabel 4.4, saat LED menyala terjadi penyimpangan nilai

tegangan (VLED) dan arus (ILED) dari nilai perancangan.

Penyimpangan nilai – nilai tersebut adalah :

Kamar 1:

a. Penyimpangan nilai tegangan LED :

Error = %100xV

VV

acuan

LEDacuan −

= %1002

20,22X

−

= 10 %

b. Penyimpangan arus yang mengalir melalui LED :

Error = %100xI

II

acuan

LEDacuan −

49

= %1009

2,89X

mA

mAmA−

= 8,9%

Perhitungan diatas juga berlaku pada kamar 2, kamar 3, dan kamar 4. Hasil

perhitungan dapat dilihat pada tabel 4.5 dan 4.6.

Tabel 4.5. Penyimpangan (Error) Tegangan LED (%)

Kamar Penyimpangan (Error) Tegangan LED (%)

1 10

2 9,5

3 7,5

4 8,5

Tabel 4.6. Penyimpangan (Error) Arus LED (%)

Kamar Penyimpangan (Error) Arus LED (%)

1 8,9

2 8,9

3 7,8

4 8,9

50

Dari tabel 4.5 dan 4.6 dapat diketahui adanya penyimpangan. Penyimpangan

(error) tegangan dan arus disebabkan oleh beberapa hal diantaranya adalah

sebagai berikut:

a. Ketidakstabilan arus LED yang disebabkan oleh penggunaan resistor sebagai

pembagi tegangan.

b. Toleransi komponen dalam menerima tegangan dan arus yang melewatinya.

Berdasar perancangan LED dan penerapan alat yang telah diuji dapat

disimpulkan bahwa nilai tegangan dan arus hasil pengujian tampilan LED sebagai

indikator yaitu 2,15V – 2,20V dan 8,2mA – 8,3mA mengalami sedikit

penyimpangan dari nilai perancangan yaitu 2V dan 9mA, tetapi penyimpangan

(error) yang terjadi tidak mempengaruhi kemampuan LED untuk menyala dengan

terang karena masih dalam batas toleransi yang diijinkan oleh data sheet yaitu

tegangan sebesar 1,8V – 2,5V dan arus sebesar 3mA - 50mA.

4.5 Pengujian Rangkaian Multivibrator Astabil

4.5.1 Rangkaian Multivibrator Astabil pada Rangkaian Program

Rangkaian multivibrator astabil adalah rangkaian pembangkit gelombang

kotak yang berfungsi sebagai clock atau pemicu pada J-K flip-flop dan D flip-flop.

Pada perancangan, rangkaian ini mempunyai ijin waktu sebesar 47ms atau dengan

frekuensi 21,27Hz. Keluaran atau hasil dari gelombang, diuji dengan

menggunakan alat ukur osiloskop dan frequency counter. Pengujian multivibrator

astabil pada rangkaian program dapat dilihat pada gambar 4.4.

51

Gambar 4.4. Pengujian Multivibrator Astabil pada Rangkaian Program

Pengujian pada multivibrator astabil yang digunakan sebagai pemicu clock

masing-masing flip-flop seperti gambar 4.4 dapat diperoleh hasil seperti terlihat

pada gambar 4.5.

Gambar 4.5. Hasil Pengujian Multivibrator Astabil pada Rangkaian Program

52

Hasil pengujian dengan menggunakan osiloskop untuk multivibrator astabil pada

rangkaian program dapat dilihat pada tabel 4.7

Tabel 4.7. Hasil Pengujian Multivibrator Astabil pada Rangkaian Program

Parameter multivibrator astabil Hasil pengujian Hasil Perancangan

T (ms) 46,8 47

f (Hz) 21,18 21,27

Pada tabel 4.7 dapat diketahui nilai multivibrator astabil yang sebenarnya.

Pengujian diatas dapat digunakan untuk membandingkan hasil pengujian dengan

hasil perancangan. Dari perhitungan berikut ini diperoleh penyimpangan nilai

perioda dan frekuensi pada multivibrator astabil :

a. Penyimpangan nilai perioda :

Error = %100xT

TT

acuan

alatacuan −

= %10047

8,4647X

−

= 0,4%

b. Penyimpangan nilai frekuensi :

Error = %100xf

ff

acuan

alatacuan −

= %10027,21

18,2127,21X

−

= 0,4%

53

Penyimpangan multivibrator astabil pada rangkaian program disebabkan

oleh beberapa hal diantaranya adalah sebagai berikut:

a. Pengaruh besarnya amplitudo yang berubah terhadap waktu.

b. Pengamatan pada gelombang yang dihasilkan.

c. Toleransi komponen terhadap tegangan dan arus yang melewatinya.

Berdasar perancangan rangkaian multivibrator astabil pada rangkaian

program dan penerapan alat yang telah diuji dapat disimpulkan bahwa nilai

perioda dan frekuensi hasil pengujian rangkaian tersebut yaitu 46,8ms dan

21,18Hz sedikit menyimpang dari nilai perancangan yaitu 47ms dan 21,27Hz,

tetapi penyimpangan (error) yang terjadi tidak mempengaruhi lama dan

panjangnya gelombang kotak (clock) yang dihasilkan sehingga tidak mengurangi

kemampuan alat untuk menyimpan kode yang diprogram dengan cepat.

4.5.2 Rangkaian Multivibrator Astabil pada Rangkaian Keluaran

Keluaran dari bel pintu berbasis rangkaian digital adalah berupa bunyi

yang dihasilkan oleh sebuah multivibrator astabil. Multivibrator astabil dipasang

dengan beberapa frekuensi untuk masing-masing keluaran dari setiap kamar.

Fungsi pembedaan frekuensi masing-masing kamar berguna untuk memudahkan

kode kunci mana yang sudah terbuka. Berdasarkan hasil perhitungan pada

perancangan, frekuensi dari keempat kamar dapat dilihat pada tabel 4.8.

54

Tabel 4.8. Frekuensi Masing-Masing Pintu Kamar

Kamar Frekuensi

1 2600Hz

2 3000Hz

3 4200Hz

4 5200Hz

Pada tabel 4.8 sudah diketahui dengan jelas frekuensi dari masing-masing

kamar, kamar satu dengan pintu yang lain sudah jelas berbeda dan waktu kerja

multivibrator astabil semua pintu sama yaitu selama 6 detik. Frekuensi yang

dikeluarkan dari multivibrator astabil kemudian dikuatkan oleh power amplifier

IC BA 534, kemudian diumpankan ke loudspeaker. Pengujian frekuensi

multivibrator astabil pada rangkaian keluaran sama seperti pengujian rangkaian

multivibrator astabil pada rangkaian program. Pengujian rangkaian multivibrator

astabil pada rangkaian keluaran dapat dilihat pada gambar 4.6.

Gambar 4.6. Pengujian Rangkaian Multivibrator Astabil pada Rangkaian

Keluaran

55

Hasil pengujian dengan menggunakan frequency counter untuk

multivibrator astabil pada tiap kamar dapat dilihat pada tabel 4.9.

Tabel 4.9. Pengujian Rangkaian Multivibrator Astabil pada Rangkaian Keluaran

MV ASTABIL Frekuensi (Hz) Kamar Pengujian 1 Pengujian 2 Pengujian 3 Pengujian 4

Rata-Rata (Hz)

1 2586,2 2364,4 2310,2 2390,8 2412,9 2 2983,1 2986,8 2995,6 2970,3 2983,95 3 4083,2 3889,1 3815,1 3860,3 3911,93 4 5229,3 5121,8 5221,9 5220,1 5198,28

Pengujian menyatakan data keluaran yang sebenarnya dari komponen

yang diuji sedangkan hasil perhitungan pada tabel 4.8 adalah perancangan yang

akan dicapai atau yang diinginkan. Pada keluaran masing-masing kamar terdapat

frekuensi yang berbeda dan penyimpangan dari frekuensi acuan seperti tabel 4.8.

Untuk perhitungan penyimpangan dari setiap kamar adalah sebagai berikut:

Penyimpangan nilai frekuensi kamar 1 :

Error = %1001

xf

ff

Acuan

KmrAcuan −

= %1002600

9,24122600X

−

= 7,2%


perhitungan dapat dilihat pada tabel 4.10.

56

Tabel 4.10. Penyimpangan (Error) Frekuensi (%)

Kamar Penyimpangan (Error) Frekuensi (%)

1 7,2

2 0,535

3 6,9

4 0,033

Berdasar perancangan rangkaian multivibrator astabil pada rangkaian

keluaran dan penerapan alat yang telah diuji dapat disimpulkan bahwa nilai rata-

rata frekuensi kamar 1-4 hasil pengujian rangkaian tersebut adalah 2412,9Hz;

2983,95Hz; 3911,93Hz; dan 5198,28Hz. Nilai-nilai tersebut sedikit menyimpang

dari nilai rata-rata perancangan yaitu 2600Hz, 3000Hz, 4200Hz, dan 5200Hz

tetapi penyimpangan (error) yang terjadi tidak mempengaruhi lama dan

panjangnya gelombang kotak (clock) yang dihasilkan sehingga tidak mengurangi

kemampuan alat untuk menghasilkan bunyi bel yang berbeda.

4.6 Pengujian Rangkaian Multivibrator Monostabil

Rangkaian multivibrator monostabil ini digunakan untuk menunda masa

aktif dari multivibrator astabil. Masa aktif dari astabil ditentukan oleh monostabil

tetapi pada perancangan alat pemanfaatan kode pada tombol bel pintu ini tunda

waktu kerja dari multivibrator astabil adalah 6 detik.

Rangkaian multivibrator monostabil digunakan untuk mengatur masa aktif

apabila kode dari pintu sudah terbuka. Keempat pintu semuanya menggunakan

57

multivibrator monostabil untuk mengendalikan multivibrator astabil. Pengujian

rangkaian multivibrator monostabil dengan menggunakan osiloskop dapat dilihat

pada gambar 4.7.

Gambar 4.7. Pengujian Rangkaian Multivibrator Monostabil

Pengujian rangkaian multivibrator monostabil pada kamar 1 seperti gambar

4.7 diatas dapat diperoleh hasil seperti terlihat pada gambar 4.8. Hasil pada kamar

2, kamar 3, dan kamar 4 dapat dilihat pada lampiran.

Gambar 4.8. Hasil Pengujian Multivibrator Monostabil pada Kamar 1

58

Hasil pengujian dengan menggunakan osiloskop menunjukkan lamanya

perioda ketika suara dari speaker mulai berbunyi sampai mati. Untuk lebih

jelasnya perioda multivibrator monostabil pada tiap kamar dapat dilihat pada tabel

4.11.

Tabel 4.11. Hasil Pengujian Rangkaian Multivibrator Monostabil Menggunakan

Osiloskop

MV MONOSTABIL Perioda (s) Kamar Hasil Pengujian Hasil

Perancangan 1 5,8 2 5,6 3 5,8 4 5,8

6

Dari tabel 4.11 dapat diketahui adanya penyimpangan antara nilai perioda

acuan sebesar 6s dengan hasil pengujian nilai perioda tiap kamar. Hasil

perhitungan terhadap nilai penyimpangan untuk tiap kamar adalah sebagai

berikut:

Penyimpangan nilai perioda kamar 1 :

Error = %1001

xT

TT

Acuan

KmrAcuan −

= %1006

8,56X

−

= 3,3%


perhitungan dapat dilihat pada tabel 4.12.

59

Tabel 4.12. Penyimpangan (Error) Perioda (%)

Kamar Penyimpangan (Error) Perioda (%)

1 3,3

2 6,7

3 3,3

4 3,3

Dari penyimpangan perioda diatas dapat dilihat hasil pengukurannya

masing-masing kamar dan dapat dilihat selisih kamar satu dengan pintu yang lain.

Pada perancangan, perioda masing-masing kamar adalah selama 6 detik tetapi

kenyataan berbeda dengan perancangan. Faktor yang mempengaruhi salah satunya

adalah toleransi dari masing-masing komponen yang berbeda menyebabkan

perbedaan dalam timing, walaupun nilai dari masing-masing komponen adalah

sama. Berdasar perancangan rangkaian multivibrator monostabil dan penerapan

alat yang telah diuji dapat disimpulkan bahwa sedikit penyimpangan (error) yang

terjadi tidak berpengaruh terhadap lama bunyi speaker karena lama bunyi speaker

hampir sulit dibedakan.

60

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. KESIMPULAN

1. Alat tersebut dapat berfungsi sesuai dengan perancangan yang telah dibuat hal

tersebut ditunjukkan pada saat kode yang dimasukkan benar maka LED

menyala dan bel pintu kamar tertentu akan berbunyi.

2. Pada pengujian bel pintu, sistem kerja alat dapat bekerja dengan baik

walaupun antara perhitungan perancangan dan hasil alat yang diuji mengalami

penyimpangan karena penyimpangan tersebut masih dalam batas toleransi

yang diijinkan oleh data sheet dan komponen.

5.2. SARAN

Untuk pengembangan selanjutnya bunyi bel sebaiknya tidak dibedakan

berdasarkan frekuensi tetapi lebih ditekankan pada perbedaan nada bunyi.

DAFTAR PUSTAKA

Malvino, 1992, Prinsip-Prinsip dan Penerapan Digital, Jakarta: Penerbit Erlangga.

Malvino, 1994, Aproksimasi Rangkaian Semikonduktor Pengantar Transistor dan Rangkaian Terpadu, Jakarta, Penerbit Erlangga.

Malvino, 1994, Prinsip-Prinsip Elektronika, Jakarta: Penerbit Erlangga.

Margunadi, AR., 1990, Dasar-Dasar Teori Rangkaian, Jakarta: Penerbit Erlangga.

Millman J., Halkias C. C., 1993, Elektronika Terpadu (Integrated Electronics) Rangkaian Sistem Analog dan Digital, Jakarta: Penerbit Erlangga.

Tocci, R. J., 1991, Digital Sistem, USA: Printice Hall International Inc.

Tokheim, R. L., 1995, Elektronika Digital, Jakarta: Penerbit Erlangga.

Tokheim, R. L., 1994, Prinsip-Prinsip Digital, Edisi 2, Jakarta: Penerbit Erlangga.

Wasito, 2001, Vadekum Elektronika, Jakarta: Penerbit PT. Elex Media Komputindo Gramedia.

L1

RESET

IN 1

IN 2

IN 4

IN 3

PINTU 1

PINTU 2

PINTU 3

PINTU 4

PR0GRAM

speaker

speaker

speaker

speaker

+

0.1u

+

0.1u

+

0.1u

+

0.1u

+V5V

+V5V

+V5V

+V5V

C945

C945

C945

C945

LED PROGRAM

+V9V

+

0.11uF

GndTrgOutRstCtl

ThrDisVcc

555

+V9V

+

0.12uF

GndTrgOutRstCtl

ThrDisVcc

555

+V9V

+

0.11uF

GndTrgOutRstCtl

ThrDisVcc

555

+

0.11uF

GndTrgOutRstCtl

ThrDisVcc

555

+V9V

+V

5VGndTrgOutRstCtl

ThrDisVcc

555

+

0.1u

+

3.3u

+V

9V

+

4,7uF

GndTrgOutRstCtl

ThrDisVcc

555

+V

9V

+

4,7uF

GndTrgOutRstCtl

ThrDisVcc

555

+V

9V

+

4,7uF

GndTrgOutRstCtl

ThrDisVcc

555+V

9V

+

4,7uF

GndTrgOutRstCtl

ThrDisVcc

555

LED4

LED3

LED2

LED1

LED4

LED3

LED2

LED1

SJCPK

RQN

Q

D

CP QN

Q

D

CP QN

Q

D

CP QN

Q

D

CP QN

Q

SJCPK

RQN

Q

D

CP QN

Q

D

CP QN

Q

D

CP QN

Q

D

CP QN

Q

SJCPK

RQN

Q D

CP QN

Q

D

CP QN

Q

D

CP QN

Q

D

CP QN

Q

+V5V+V

5V

D

CP QN

Q

D

CP QN

Q

D

CP QN

Q

D

CP QN

Q

SJCPK

RQN

Q

SJCPK

RQN

Q

SJCPK

RQN

Q

SJCPK

RQN

Q

SJCPK

RQN

Q

SJCPK

RQN

Q

1k

10k

10k

10k

10k

330

1k5

100

2k2

100

1k2

100

2k3

100

10k

400

1M

1M

1M

1M

330

330

330

330

330

330

330

330

1k

1k

1k

1k

1k

1k

1k

1k

1k

RANGKAIAN LENGKAP BEL PINTU

IC BA 534

IC BA 534

IC BA 534

IC BA 534

L2

HASIL PENGUJIAN MULTIVIBRATOR MONOSTABIL PADA TIAP KAMAR

KAMAR 1

KAMAR 2

KAMAR 3

KAMAR 4

L3

HASIL PENGUJIAN RANGKAIAN KODE

Keluaran sebelum clock

Clock Pinggiran negatif

Keluaran

Sesudah Clock

Out

A

Out

B

Out

C

Out

D IN 1 IN 2 IN 3 IN 4

Out

A

Out

B

Out

C

Out

D

0 0 0 0 1 1 1 1

0 0 0 0 - 1 1 1 0

0 0 0 0 - 1 1 0 1

0 0 0 0 - - 1 1 0 0

0 0 0 0 - 1 0 1 1

0 0 0 0 - - 1 0 1 0

0 0 0 0 - - 1 0 0 1

0 0 0 0 - - - 1 0 0 0

0 0 0 0 - 0 1 1 1

0 0 0 0 - - 0 1 1 0

0 0 0 0 - - 0 1 0 1

0 0 0 0 - - - 0 1 0 0

0 0 0 0 - - 0 0 1 1

0 0 0 0 - - - 0 0 1 0

0 0 0 0 - - - 0 0 0 1

0 0 0 0 - - - - 0 0 0 0

HASIL PENGUJIAN RANGKAIAN KODE (LANJUTAN)



Keluaran

Sesudah Clock

Out

A

Out

B

Out

C

Out

D IN 1 IN 2 IN 3 IN 4

Out

A

Out

B

Out

C

Out

D

1 1 1 1 0 0 0 0

1 1 1 1 - 0 0 0 1

1 1 1 1 - 0 0 1 0

1 1 1 1 - - 0 0 1 1

1 1 1 1 - 0 1 0 0

1 1 1 1 - - 0 1 0 1

1 1 1 1 - - 0 1 1 0

1 1 1 1 - - - 0 1 1 1

1 1 1 1 - 1 0 0 0

1 1 1 1 - - 1 0 0 1

1 1 1 1 - - 1 0 1 0

1 1 1 1 - - - 1 0 1 1

1 1 1 1 - - 1 1 0 0

1 1 1 1 - - - 1 1 0 1

1 1 1 1 - - - 1 1 1 0

1 1 1 1 - - - - 1 1 1 1

L4

HASIL PENGUJIAN RANGKAIAN PENYIMPAN KODE DAN PEMBANDING PADA PINTU 1

Biner masukan kode (Q-JK) Clock

Pinggiran positif

Pintu 1 IN

A

IN

B

IN

C

IN

D

Keluaran NAND

8 Masukan

1 1 1 1 0

1 1 1 0 1

1 1 0 1 1

1 1 0 0 1

1 0 1 1 1

1 0 1 0 1

1 0 0 1 1

1 0 0 0 1

0 1 1 1 1

0 1 1 0 1

0 1 0 1 1

0 1 0 0 1

0 0 1 1 1

0 0 1 0 1

0 0 0 1 1

0 0 0 0 1

L5

HASIL PENGUJIAN RANGKAIAN PEMILIH PINTU DAN PROGRAM



Keluaran

Sesudah Clock

Out

A

Out

B

Out

C

Out

D

Pintu

1

Pintu

2

Pintu

3

Pintu

4

Out

A

Out

B

Out

C

Out

D

0 0 0 0 1 1 1 1

0 0 0 0 - 1 1 1 0

0 0 0 0 - 1 1 0 1

0 0 0 0 - - 1 1 0 0

0 0 0 0 - 1 0 1 1

0 0 0 0 - - 1 0 1 0

0 0 0 0 - - 1 0 0 1

0 0 0 0 - - - 1 0 0 0

0 0 0 0 - 0 1 1 1

0 0 0 0 - - 0 1 1 0

0 0 0 0 - - 0 1 0 1

0 0 0 0 - - - 0 1 0 0

0 0 0 0 - - 0 0 1 1

0 0 0 0 - - - 0 0 1 0

0 0 0 0 - - - 0 0 0 1

0 0 0 0 - - - - 0 0 0 0

HASIL PENGUJIAN RANGKAIAN PEMILIH PINTU DAN PROGRAM (LANJUTAN)



Keluaran

Sesudah Clock

Out

A

Out

B

Out

C

Out

D

Pintu

1

Pintu

2

Pintu

3

Pintu

4

Out

A

Out

B

Out

C

Out

D

1 1 1 1 0 0 0 0

1 1 1 1 - 0 0 0 1

1 1 1 1 - 0 0 1 0

1 1 1 1 - - 0 0 1 1

1 1 1 1 - 0 1 0 0

1 1 1 1 - - 0 1 0 1

1 1 1 1 - - 0 1 1 0

1 1 1 1 - - - 0 1 1 1

1 1 1 1 - 1 0 0 0

1 1 1 1 - - 1 0 0 1

1 1 1 1 - - 1 0 1 0

1 1 1 1 - - - 1 0 1 1

1 1 1 1 - - 1 1 0 0

1 1 1 1 - - - 1 1 0 1

1 1 1 1 - - - 1 1 1 0

1 1 1 1 - - - - 1 1 1 1

L6

DATA SHEET

PEMANFAATAN KODE PADA TOMBOL BEL PINTU BERBASIS …repository.usd.ac.id/28353/2/015114051_Full.pdfi...

Documents

Transcript of PEMANFAATAN KODE PADA TOMBOL BEL PINTU BERBASIS …repository.usd.ac.id/28353/2/015114051_Full.pdfi...