APLIKASI GERBANG LOGIKA DASAR DALAM DUNIA INDUSTRI D I S U S U N OL EH :
NOBERTO A. S. L. TOBING 11 01 133 TKI-C
Aplikasi Gerbang Logika Dasar Gerbang-gerbang ini dapat membentuk sebuah processor canggih, membentuk sebuah IC yang hebat, membentuk sebuah controller yang banyak fungsinya, namun sebelum sampai di penerapan yang canggih-canggih tersebut, ada baiknya untuk melihat aplikasi sederhananya saja dulu dari gerbang-gerbang logika ini. 1.Aplikasi Gerbang Logika Dasar pada Tandon air otomatis Cara kerja: • Pada saat air belum penuh atau belum mencapai A maupun B maka potensiometer A maupun B masih belum bekerja sehingga masih high voltage dan lampu tak nyala. • Pada saat air mencapai A tapi belum ke B lampu indicator kepenuhan belum nyala karena potensiometer di B belum bereaksi, sehingga masih high voltage • Pada saat A maupun B tersentuh air maka potensiometer A dan B menghasilkan Low voltage sehingga lampu Indikator kepenuhan menyala. • Lampu indicator di hubungkandengan kran. • Lampu nyala dengan kran nyala maka penyumbat secara otomatis akan bekerja menyumbat • Lampu nyala kran tak nyala berarti penyumbat tak nyala • Lampu tak nyala kran nyala berarti penyumbat tidak nyala • Lampu tak nyala kran tak nyala berarti penyumbat tak nyala.
Kelompok lain dikenal sebagai rangkaian logika sekuensial yang berdasarkan para rangkaian flip-flop yangsangat bermanfaat karena memiliki karakteristik memori. Flip-flop dapat dirangkai dari gerbang logika, juga dapat diperoleh dalam bentuk IC. Flip-flop diinterkoneksikan untuk membentuk rangkaian logika sekuensial untuk penyimpanan, pewaktu, penghitungan dan pengurutan (sequencing). Rangkaian Flip-flop dengan logika NAND Jenis aplikasi : Pembuka Pintu Waduk Berdasarkan Ketinggian Air Keterangan : Terdiri dari 3 pintu (A, B dan C) Syarat : • Pintu A akan membuka bila air berada pada level paling rendah dan menutup saat tidak ada air sama sekali • Pintu B akan membuka dengan level air lebih tinggi dari pintu A atau tidak akan membuka sebelum pintu A membuka • Pintu C akan membuka dengan level air lebih tinggi dari pintu B atau tidak akan membuka sebelum kedua pintu sebelumnya (A dan B) membuka
2.Flip-flop
Apakah Anda pernah mendengar istilah RAM atau Random Access Memory pada komputer. Jika mengenalnya, maka Anda sudah mengenal sebuah aplikasi dari rangkaian gerbang digital. RAM biasanya dibuat dari sebuah rangkaian gerbang digital yang membentuk sebuah sistem bernama Flip-flop. Flip-flop terdiri dari rangkaian gerbang logika yang dirancang sedemikian rupa sehingga apa yang masuk ke dalamnya akan selalu diingat dan berada di dalam rangkaian gerbang logika tersebut, selama ada aliran listrik yang mendukung kerjanya. Fungsi inilah yang merupakan cikal-bakal dari RAM. salah satu aplikasi dari flip-flop adalah shift register,Rangkaian shift register alternatif dibuat untuk menutupi kelemahan yang terdapat padarangkaian shift register generik, dimana rangkaian baru ini memilikikemampuan untuk menggeser data dalam satu detak clock,berapapun besar langkah yang diinginkan. Disamping itu, rangkaianshift register alternatif yang diuraikan di sini memiliki fleksibilitas dalampenentuan arah 3.Counter
Salah satu sistem yang paling banyak digunakan dalam perangkat-perangkat digital adalah Counter. Fungsi dari sistem ini adalah jelas sebagai penghitung, baik maju ataupun mundur. Timer, jam digital, stopwatch, dan banyak lagi merupakan aplikasi dari counter ini. Banyak sekali jenis counter, namun pada dasarnya prinsip kerjanya sama, yaitu mengandalkan pulsa-pulsa transisi dari clock yang diberikan. Pulsa-pulsa transisi tadi yang akan menggerakan perhitungan counter. Gerbang digital memang mudah untuk dipelajari, sederhana dan jelas fungsinya. Namun, kepintaran manusialah yang bisa memanfaatkan gerbang-gerbang sederhana tersebut menjadi berbagai macam teknologi saat ini. Mulai dari teknologi sederhana seperti stopwatch, jam, hingga dunia internet, satelit, pesawat terbang, dan sebagainya. Semua itu tidak akan luput dari peran serta gerbang-gerbang logika ini.
Dalam mengimplementasikan rangkaian digital, kita juga dapat mengunakan Electronics Workbench (EWB) diteliti untuk diaplikasikan sebagai program simulasi bagi alat-alat
elektronik yang dirancang. Dalam hal ini diteliti mengenai seberapa akurat respons yang diperoleh dari simulasi EWB dibandingkan dengan respons dari beberapa alat elektronik real dan juga seberapa banyak jenis alat elektronik yang dapat disimulasikan atau seberapa banyak jenis komponen atau rangkaian terintegrasi yang terdapat dalam EWB. Aplikasi EWB ini diharapkan dapat menjembatani kesenjangan antara teori dan praktek seperti disebut di atas. Biasanya pada suatu karya tulis ilmiah mengenai perancangan dan penganalisaan suatu alat elektronik hanyalah didasarkan pada studi literatur dan tidak melalui suatu pembuktian praktis. Pembuktian dengan komponen-komponen dan rangkaian-rangkaian terintegrasi fisik selain membutuhkan biaya pengadaan yang tinggi (untuk jenis dan jumlah besar), juga sering terjadi kerusakan pada komponen-komponen fisik tersebut. Penggunaan EWB dapat mengatasi kelemahan-kelemahan perangkat keras di atas dan membangkitkan kepercayaan diri para mahasiswa bahwa alat elektronik yang dirancang dapat bekerja seperti yang dikehendaki. Penelitian ini dibatasi dengan menguji coba alat elektronik analog , yang dirancang dan dianalisa oleh mahasiswa Jurusan Teknik Elektro untuk mata ajaran Analisa dan Perancangan. Penelitian ini bertujuan untuk menyelidiki keakuratan respons yang diperoleh dari simulasi EWB dibandingkan dengan respons secara fisik dan teoritis dari alat elektronik yang dipilih, yakni suatu alat elektronik analog dan berapa banyak jenis komponen atau rangkaian terintegrasi yang terdapat dalam EWB Transmitter vibrasi adalah alat yang dapat mengukur level dan komponen frekuensi dari vibrasi mesin secara elektronik serta dapat mengirimkan data-data itu ke ruang pemantauan sejauh 100 m dari alat tersebut. Transmitter vibrasi ini menggunakan suatu transduser vibrasi yang disebut akselerometer piezoelektrik / AP (piezoelectric accelerometer) dan terdiri dari penguat depan muatan, penguat instrumentasi, penguat tegangan tak membalik dua tingkat, filter lolos bawah, filter lolos pita, dan pengubah tegangan ke arus. Dengan software tersebut, kita dapat merancang dan menyimulasi rangkaian di komputer PC, Perancangan rangkaian dapat kita lakukan dengan cara skematis, yang menggunakan simbol-simbol layaknya menggambar rangkaian digital di kertas. Atau dengan bahasa VHDL (Visual Hardware Description Language) dan Verilog yang lebih sulit.”. (Boylestad, Robert dan Louis Nashelsky) Adapun aplikasi dari gerbang logika pada perangkat elektronika,yaitu; 1.Rangkaian Bel
Rangkaian Bel adalah sebuah rangkaian yang terdapat indikator untuk sebagai isyarat pada saat tertentu. Rangkaian bel banyak sekali kegunaannya. Pada saat ini bel sering di pasang di bagian pintu rumah, di sekolah, kantor atau pabrik pabrik besar sebagai penanda adanya suatu pristiwa. Bel yang sering di pasang di pintu rumah bertujuan untuk mengetahui keberadaan tamu, sedangkan bel yang terdapat di sekolah tujuannya untuk tanda di mulai nya belajar atau berakhirnya kegiatan belajar.
Berikut ini gambar skema rangkaian bel :
Daftar Komponen yang di gunakan : R1 = 27 k R2 = 68 k C1 = 100 mikro F/12 Volt C2 = 0,02 mikro F C3 = 50 mikro F/12 Volt TR1 = BD136, 2SB243, 2SB493, 2SB474 TR2 = BD135 Speaker = 2 inchi Perkembangan rangkaian bel sudah banyak, tapi yang paling sering di gunakan ada dua, yaitu bel listrik dan bel digital. Bel listrik adalah bel yang menggunakan prinsip elektromagnetik. Cara menghubungkan bel listrik dengan prinsip elektromagnetik yaitu dengan menjadikan besi yang terdapat dalam bel menjadi magnet sementara yang nantinya akan di gunakan sebagai pemukul berulangkali secara cepat sehingga dapat menghasilkan bunyi yang keras. Bel listrik merupakan bel yang paling sederhana. Sedangkan bel digital merupakan sebuah perkembangan dari bel listrik yang di buat dengan chip berbentuk microchip yang dapat di masukan sejumlah data. Namun dalam bel digital membutuhkan komponen tambahan seperti speaker dan amplifier yang di gunakan untuk pengeras suara. Kelebihan dari bel digital adalah dapat mengeluarkan suara sesuai program yang kita buat, seperti suara binatang, suara manusia hingga suara bel yang biasa di gunakan.
Rangkaian bel yang kini banyak di kembangkan oleh masyarakat luas adalah bel digital yang banyak di gunakan di sekolah, kantor, pabrik, terminal, stasiun, tempat wisata dan bandara.
Itu karena perkembangan teknologi digital yang lebih luas, sehingga memungkinkan orang untuk membuat bel listrik konvensional atau bel otomatis. Rangkaian bel yang satu ini hanya menggunakan software yang ada di dalam chip untuk menjalankan bel digital. Sehingga dapat di setel sesuai keinginan waktu jam menit dan detik untuk membunyikan bel secara otomatis. Bahkan kita juga bisa merekam sesuai narasi dan dapat di jadikan suara untuk bunyi bel. 2.Rangkaian Adaptor
Rangkaian Adaptor adalah rangkaian yang berfungsi untuk mengubah arus AC menjadi arus DC. Kelebihan dari rangkaian ini adalah arus yang dihasilkan cukup stabil dan besarnya tegangan yang dihasilkan bisa kita atur dengan cara menyesuaikan komponen yang digunakan dengan output tegangan yang kita kehendaki. Adaptor banyak digunakan dalam berbagai alat sebagai catu daya, seperti Amplifier, TV mini, radio, tape dan lain-lain. Di lihat dari peralatannya alat-alat tersebut tidak terlalu besar dan juga bisa dibilang praktis karena dapat dengan mudah digunakan oleh semua orang. Untuk rangkaian yang satu ini selalu memerlukan tenaga listrik DC untuk reparasi maupun untuk percobaan-percobaan, maka kita menggunakan catu daya yang lebih hemat dan stabil di bandingkan dengan batu baterai, karena batu baterai daya tahannya sangat terbatas dan mudah terjadi perubahan tegangan. Sebenarnya rangkaian adaptor memiliki bermacam variasi, namun umunya kurang stabil dan ada pula yang stabil seperti catu daya yang variabel. Seperti halnya pesawat elektronika pada umumnya, maka rangkaian adaptor ini juga merupakan suatu rangkaian elektronika yang terdiri
dari beberapa blok dan bagian yang mempunyai peran dan fungsi yang berbeda-beda.
Daftar komponen rangkaian adaptor sebagai berikut : •
D1-D4 = 6 A
•
D5 = 1 A
•
C1 = 4700u/50V
•
C2 = 220u/25V
•
C3 = 100u/25V
•
R1 = 1k
•
R2 = 0.2Ohm/5Watt
•
F1 = Fuse (skring) 2 A
•
F2 = Fuse (skring) 6 A
•
IC1 = 7812
•
TR1 = 2N3055
•
T1 = Trafo 15Volt/5A
Rangkaian Adaptor pada umumnya juga memiliki kerusakan yang sering di jumpai akibat hubungan singkat dari arus listrik oleh karena itu harus perhatikan masukannya, dari pernyataan tersebut biasanya berpengaruh buruk pada IC. Sistematik kerja pembuatan adaptor adalah mencari rangkaian yang sudah di tentukan, menggambar rangkaian dan mencari layout dengan
menggunakan PROTEL, gambarlah rangkaian di acc telebih dahulu, setelah itu kita pasang komponen satu persatu. Alat yang digunakan dalam membuat rangkaian adaptor antara lain adalah solder, bor, tang dan obeng. Sedangkan bahan yang di gunakan antara lain dioda, kapasitor, IC, papan PCB, kabel, tinol dan trafo 3.Rangkaian Penguat Audio Sederhana
Rangkaian Penguat Audio Sederhana adalah proyek kita kali ini. Dalam beberapa kasus yang sering terjadi, suara yang dihasilkan oleh load speaker ternyata tidak terdengar dengan jelas. Oleh karena itu diperlukan usaha untuk meningkatkan tingkat intensitas sehingga dapat lebih optimal digunakan. Salah satu caranya adalah menggunakan penguat audio. Rangkaian Penguat Audio Sederhana ini menunjukkan prinsip dan operasi dari penguat suara sederhana. Rangkaian ini dibagi menjadi tiga bagian: Sensor, Amplifier dan Output. Sensor mengubah karakteristik fisik dari suara menjadi pulsa listrik, yang diperkuat oleh unit amplifier. Output yang diperoleh diperkuat ke seluruh speaker. Rangkaian ini bisa diaplikasikan dalam sistem keamanan dan sebagai rangkaain untuk memperkuat sinyal suara.
Gambar Skema Rangkaian Penguat Audio
Rangkaian Penguat Audio Sederhana ini didasarkan pada mic kondensor yang
digunakan sebagai sensor untuk merasakan sinyal audio dan mengkonversikannya ke pulsa listrik. Output dari mic akan diteruskan ke Transistor T1 melalui kapasitor C1. Tujuan dari kapasitor C1 adalah untuk memblokir komponen DC. Resistor R1 digunakan untuk menyediakan yang diperlukan biasing ke mikrofon kondensor. Transistor T1 digunakan dalam kolektor dengan
konfigurasi dasar biasing. Hal ini dicapai melalui R2 resistensi, yang memberikan umpan balik negatif ke dasar T1. Output dari T1 muncul di R3, yang merupakan masukan untuk T2. Penyaringan yang diperlukan disediakan oleh kapasitor C2. T2 transistor bias dalam konfigurasi bias yang tetap. Dasar bias oleh resistor R4. Output dari T2 muncul di resistor beban R5. C3 kapasitor membantu dalam menyaring kebisingan di akhir output. Output muncul melintasi speaker 8 ½ watt. 4.Digitester
Digitester ini bisa dipergunakan untuk menunjukkan kondisi logika pada rangkaian TTL. Digitester ini dapat membuat semua sinyal yang ada pada ke-16 pin (pena) IC DIL bisa diperiksa secara simultan. Selama ini, mungkin Anda hanya mengetahui multimeter, ohmmeter, dan voltmeter sebagai alat ukur. Padahal masih banyak alat ukur lain yang perlu Anda ketahui dan miliki, salah satunya adalah digitester. Tidak semua komponen elektronika bisa diukur hanya dengan mengandalkan multimeter dan voltmeter. Kedua alat ukur tersebut tidak bisa mengukur/menguji komponen yang bernama IC. Makanya kita dituntut untuk memecahkan sendiri dengan cara menciptakan alat ukur sendiri. Alat ukur memang sangat berarti dan sangat membantu. Dengan bantuan alat ukur, kita bisa mengukur dan menguji sebuah komponen. Dengan begitu kita bisa mengetahui kondisi komponen tersebut, apakah masih baik atau sudah tidak berfungsi (rusak). Selain itu, bisa mengetahui nilai komponen tersebut. Sekarang mari kita membuat alat ukur/uji sendiri yang bernama digitester . Digister merupakan alat ukur yang sangat sederhana. Komponen-komponen yang diperlukan untuk digitester kita kali ini pun cukup mudah didapat. Bila Anda tertarik dengan digitester, silakan Anda pelajar gambar skemanya di bawah ini.
Gambar Skema Rangkaian Digistester
Daftar komponen yang diperlukan untuk membuat digitester : LED R = 1K D = dioda Digitester ini sedikit membebani IC yang diukur. Pada tegangan 5 Volt arus yang
mengalir melalui LED sekitar 2,6 mA. Dan pada tegangan yang sesuai dengan logika “1″ arus yang mengalir akan lebih rendah, yaitu sekitar 1,3 mA. Sedangkan sinyal yang berbentuk pulsa bisa diketahui dari nyala LED yang kurang terang (buram). 5.Rangkaian Lampu Malam Otomatis
Rangkaian Lampu Malam Otomatis adalah rangkaian elektronika yang memungkinkan dapat menyalakan dan mematikan lampu secara otomatis. Beda dengan lampu pijar biasa yang bisa menyala kalau saklarnya diaktifkan. Rangkaian ini cocok buat Anda yang tergolong manusia super sibuk yang kadang lupa atau tidak sempat untuk sekedar menekan saklar/stop kontak. Malam memang mengharuskan kita menyalakan lampu listrik karena sinar matahari tidak bersinar lagi. Dengan lampu listrik ini kita sedikit banyaknya terbantu, terutama dalam urusan penerangan di malam hari. Rangkaian Lampu Malam Otomatis ini bisa mengatasi masalah Anda yang seringkali telat atau lupa menyalakan lampu listrik pada waktu malam hari atau mematikannya pada waktu pagi hari. Hal ini bisa terjadi karena orang yang bersangkutan sedang tanggung mengerjakan sesuatu atau kelelahan setelah beraktivitas. Sekarang zamannya serba otomatis, untuk itu menyalakan dan mematikan lampu listrik pun bisa dengan cara otomatis. Selain menghemat waktu, juga
menghemat energi lho. Di bawah ini silakan Anda lihat dan pelajari gambar skema Rangkaian Lampu Malam Otomatis.
Gambar Skema Rangkaian Lampu Malam Otomatis
Inilah daftar komponen yang diperlukan : R1
= Photo resistor
R2
= 100K
R3
= 200K Trimmer Cermet
R4,R7 = 470R R5
= 12K
R6
= 1K
C1
= 10nF 63V
D1
= TIC106D 400V 5A SCR
D2-D5 = 1N4007 1000V 1A Dioda Q1
= BC327
45V 800 mA Transistor PNP
Q2
= BC337
45V 800 mA Transistor NPN
SK1 PL1 Dengan Rangkaian Lampu Malam Otomatis ini bisa menyalakan lampu listrik ketika matahari tenggelam dan mematikan lampu listrik ketika matahari akan terbit (fajar menyingsing). Q1 dan Q2 membentuk pemicu (striger) untuk SCR, selanjutnya menyediakan pulsa pendek pada frekuensi 100 Hz. Durasi pulsa ditentukan oleh R2 dan C1. Ketika cahaya mengenai R1, photo resistor mengasumsikan nilai resistansi sangat rendah, C1 hampir korslet dan mencegah sirkuit beroperasi. Bila R1 dalam gelap, nilai resistansinya menjadi sangat tinggi sehingga memungkinkan rangkaian beroperas.
