Modul 4 Sistem Digital
MODUL 4
PEMILAH BUAH JERUK
1. Pendahuluan
[Kembali]
Perkembangan teknologi dalam bidang pertanian dan industri pangan semakin pesat, khususnya dalam hal otomasi proses pasca panen. Salah satu proses penting tersebut adalah penyortiran atau pemilahan buah berdasarkan ukuran, warna, maupun tingkat kematangan. Pemilahan secara manual sering kali membutuhkan waktu lama, tenaga manusia yang banyak, serta tingkat ketelitian yang tidak selalu konsisten. Oleh karena itu, diperlukan suatu sistem otomatis yang dapat membantu meningkatkan efisiensi dan akurasi proses pemilahan buah.
Perkembangan teknologi elektronika dan sensor saat ini memungkinkan dibuatnya sistem yang mampu memilah buah jeruk berdasarkan ukurannya. Sistem tersebut dapat memilah buah dengan menyortir buah yang ukurannya lebih besar dengan yang lebih kecil.. Dengan adanya sistem ini, pemilahan buah melalui ukurannya akan lebih mudah dan efisien
2. Tujuan
[Kembali]
- Membuat sistem pemilah buah jeruk sederhana dengan menggunakan sensor cahaya dan sensor PIR
- Mengetahui cara kerja komparator (LM358) dan gerbang logika digital dalam sistem pendeteksian.
- Menampilkan hasil pemilahan buah jeruk yang memiliki ukuran besar.
3. Alat dan Bahan
[Kembali]
1. Adaptor 5V 2A
Sebagai sumber tegangan 5V dengan arus keluaran 2A
2. Connector
Sebagai penghubung antara sumber tegangan ke breadboard
3. LDR Sensor
Mendeteksi adanya cahaya yang dideteksi oleh sensor. Outputnya berupa sinyal analog.
4. PIR Sensor
Sensor PIR (Passive Infrared) adalah perangkat elektronik yang mendeteksi radiasi inframerah dari objek di sekitarnya, terutama dari tubuh manusia. Semua objek dengan suhu di atas nol mutlak memancarkan energi panas dalam bentuk radiasi inframerah. Sensor PIR menangkap perubahan radiasi ini ketika ada pergerakan objek yang hangat, seperti manusia atau hewan, dan mengubahnya menjadi sinyal listrik. Sifatnya "pasif" karena tidak memancarkan energi, melainkan hanya menerima radiasi inframerah dari lingkungan sekitarnya.
5. Kabel Jumper
Kabel jumber berfungsi untuk menghubungkan antar komponen elektronik
6. IC LM358
LM358 adalah IC Penguat operasional ganda yang fungsinya antara lain sebagai penguat sinyal transduser, penguat DC, dan komparator. Berfungsi sebagai pembanding tegangan antara sensor dan tegangan referensi dari potensiometer
7. Breadboard
Tempat merangkai komponen elektronik tanpa solder
8. IC 74LS192
Pencacah naik-turun (Up/Down Counter) yang menghitung sinyal input digital untuk menghasilkan output biner 4-bit (Q0–Q3).
9. IC 7448
Mengonversi sinyal biner dari logika digital menjadi tampilan angka di display 7-segment.
10. 7-Segment Display (Comman Anoda)
Menampilkan level bahaya berupa angka: 1 (Air Pasang), 2 (Waspada), 3 (Bahaya).
11. Resistor
Menahan arus listrik agar tidak berlebihan pada IC.
12. Motor DC
Motor DC adalah motor yang mengubah energi dari arus searah menjadi energi mekanik.
13. Potensiometer (RV1, RV2, RV3)
Mengatur tegangan referensi komparator untuk menentukan batas deteksi air dan hujan.
14. IC BD139
Fungsi transistor BD139 adalah sebagai penguat sinyal, terutama untuk aplikasi audio, dan juga sebagai sakelar elektronik untuk mengendalikan beban berdaya rendah hingga sedang seperti motor DC
4. Dasar Teori
[Kembali]
1. LDR Sensor
2.PIR sensor
Sensor PIR (Passive Infrared) adalah perangkat elektronik yang mendeteksi radiasi inframerah dari objek di sekitarnya, terutama dari tubuh manusia. Semua objek dengan suhu di atas nol mutlak memancarkan energi panas dalam bentuk radiasi inframerah. Sensor PIR menangkap perubahan radiasi ini ketika ada pergerakan objek yang hangat, seperti manusia atau hewan, dan mengubahnya menjadi sinyal listrik. Sifatnya "pasif" karena tidak memancarkan energi, melainkan hanya menerima radiasi inframerah dari lingkungan sekitarnya.
Komponen Utama Sensor PIR
- Sensor Pyroelectric: Inti dari sensor PIR yang bertanggung jawab untuk mendeteksi perubahan radiasi inframerah.
- Lensa Fresnel: Lensa ini membantu memfokuskan radiasi inframerah pada sensor pyroelectric.
- Sirkuit Elektronik: Bertugas untuk mengubah sinyal dari sensor menjadi aksi yang dapat dilakukan, seperti menyalakan lampu atau mengirimkan alarm
Cara Kerja Sensor PIR
Ketika objek yang lebih hangat (misalnya, manusia,kendaraan) bergerak melintasi area deteksi sensor PIR, sensor akan mendeteksi perbedaan energi panas di area tersebut. Ketika perubahan energi ini terdeteksi, sensor PIR mengeluarkan sinyal yang dapat memicu reaksi tertentu, yang ditandai sensor berlogika 1
Perlu dicatat bahwa sensor PIR bersifat pasif, artinya mereka tidak memancarkan radiasi untuk mendeteksi gerakan, melainkan hanya mendeteksi radiasi yang ada di lingkungan sekitarnya.
Kelebihan:
- Hemat Energi: Sensor PIR tidak membutuhkan banyak energi untuk beroperasi.
- Harga Terjangkau: Harga sensor PIR relatif murah dibandingkan dengan teknologi deteksi gerakan lainnya.
- Instalasi Mudah: Sensor PIR mudah dipasang dan diintegrasikan dengan berbagai sistem.
Spesifikasi
3. Counter
Counter adalah sebuah rangkaian sekuensial yang mengeluarkan urutan state-state tertentu, yang merupakan aplikasi dari pulsa-pulsa inputnya. Pulsa input dapat berupa pulsa clock atau pulsa yang dibangkitkan oleh sumber eksternal dan muncul pada interval waktu tertentu. Counter banyak digunakan pada peralatan yang berhubungan dengan teknologi digital, biasanya untuk menghitung jumlah kemunculan sebuah o kejadian/event atau untuk menghitung pembangkit waktu. Counter yang mengeluarkan urutan biner dinamakan Biner Counter. Sebuah n-bit binary counter terdiri dari n buah flip- flop, dapat menghitung dari 0 sampai 2n - 1 . Counter secara umum diklasifikasikan atas counter asyncron dan counter syncronous.
3.1 Counter Asyncronous
Counter Asyncronous disebut juga Ripple Through Counter atau Counter Serial (Serial Counter), karena output masing-masing flip-flop yang digunakan akan bergulingan (berubah kondisi dan “0” ke “1”) dan sebaliknya secara berurutan atau langkah demi langkah, hal ini disebabkan karena hanya flipflop yang paling ujung saja yang dikendalikan oleh sinyal clock, sedangkan sinyal clock untuk flip-flop lainnya diambilkan dan masing-masing flip-flop sebelumnya.
3.2 Counter Syncronous
Counter syncronous disebut sebagai Counter parallel, output flip-flop yang digunakan bergulingan secara serempak. Hal ini disebabkan karena masing- masing flip- flop tersebut dikendalikan secara serempak oleh sinyal clock
4. Operational Amplifier (Op-Amp)
Operational Amplifier (Op-Amp) merupakan komponen elektronik aktif yang berfungsi sebagai penguat diferensial, yaitu memperkuat selisih tegangan antara dua inputnya — input non-inverting (+) dan inverting (–). Op-Amp banyak digunakan dalam berbagai rangkaian analog seperti penguat sinyal, penyaring (filter), osilator, integrator, dan komparator. Karakteristik utama dari Op-Amp adalah penguatan (gain) yang sangat tinggi, impedansi input yang besar, serta impedansi output yang rendah, sehingga mampu mentransfer sinyal dengan efisien tanpa banyak kehilangan daya.
Salah satu contoh IC yang sering digunakan adalah LM324, yang berisi empat buah Op-Amp dalam satu kemasan (quad op-amp). LM324 dapat bekerja dengan tegangan tunggal (single supply) mulai dari +3V hingga +32V, menjadikannya sangat cocok untuk aplikasi berbasis mikrokontroler atau rangkaian digital yang menggunakan catu daya 5V. Dalam praktiknya, LM324 dapat digunakan dalam berbagai konfigurasi, seperti komparator dan voltage follower (buffer).
Sebagai komparator, Op-Amp membandingkan dua tegangan masukan. Jika tegangan pada input non-inverting (+) lebih besar dari input inverting (–), maka output akan menjadi logika HIGH (mendekati Vcc). Sebaliknya, jika tegangan input non-inverting lebih kecil, maka output akan menjadi logika LOW (mendekati ground). Fungsi ini sering digunakan dalam sistem sensor — misalnya deteksi level air atau suhu — untuk mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital.
Sedangkan dalam konfigurasi voltage follower, output Op-Amp akan mengikuti tegangan input tanpa perubahan besar tegangan (Vout = Vin). Fungsinya adalah untuk menstabilkan sinyal dan memperkuat arus tanpa mengubah tegangan, berkat impedansi input yang tinggi dan impedansi output yang rendah. Dengan demikian, Op-Amp dalam bentuk voltage follower sering digunakan sebagai penghubung (buffer) antara sensor dan rangkaian digital seperti counter (misalnya IC 74192), agar sinyal yang diterima stabil dan tidak terganggu oleh beban.