LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA TERAPAN : SISTEM RANGKAIAN PENGHITUNG JUMLAH FILM PADA ALAT APF (Automatic Processing Film)

Jangan Lupa Sertakan Sumber Saat Copy Paste, TInggalkan Like dan Ikuti Blog Untuk Update Info, Kunjungi Blog Pertama Admin KLIK DISINI 
 

LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA TERAPAN

SISTEM RANGKAIAN PENGHITUNG JUMLAH FILM PADA ALAT APF 

(AUTOMATIC PROCESSING FILM)

I.                   TUJUAN

1.      Agar mahasiswa dapat mengetahui dan memahami proses pembuatan suatu aplikasi elektronika terapan pada Rangkaian Penghitung Jumlah Film pada pesawat APF

2.      Agar mahasiswa dapat memahami aplikasi dari optocoupler, penguat, komparator, counter, decoder, dan seven segment

II.                ALAT dan BAHAN

1.       Power Supply                                                 1 buah

2.      Project Board                                                  1 buah

3.      Sensor Optocoupler                                        1 buah

4.      Resistor 100 Ω                                                2 buah

5.      Resistor 1,2 kΩ                                           3 buah

6.      Resistor 4,7 kΩ                                          4 buah

7.      Resistor 100 kΩ                                       1 buah

8.      Capasitor 47 µF                                       1 buah

9.      LM 741                                                     2 buah

10.  LM 7493                                                   1 buah

11.  LM 7447                                                   1 buah

12.  LED merah                                               1 buah

13.  LED hijau                                                 1 buah

14.  Diode                                                        2 buah

15.  Sevent segmen common anode               1 buah

16.  Jumper                                                      secukupnya

III.             RANGKAIAN

IV.             DASAR TEORI

1.      Apf

Automatic Processing Film (APF) adalah cara pemprosesan film secara konvensional dengan alat yang dapat melakukan sebagai langkah pencucian film secara otomatis.

2.      Sensor Optocoupler

Optocoupler adalah suatu piranti yang terdiri dari 2 bagian yaitu transmitter dan receiver, yaitu antara bagian cahaya dengan bagian deteksi sumber cahaya terpisah. Biasanya optocoupler digunakan sebagai saklar elektrik, yang bekerja secara otomatis.

Pada dasarnya Optocoupler adalah suatu komponen penghubung (coupling) yang bekerja berdasarkan picu cahaya optic. Optocoupler terdiri dari dua bagian yaitu:

1.      Pada transmitter dibangun dari sebuah LED infra merah. Jika dibandingkan dengan menggunakan LED biasa, LED infra merah memiliki ketahanan yang lebih baik terhadap sinyal tampak. Cahaya yang dipancarkan oleh LED infra merah tidak terlihat oleh mata telanjang.

2.      Pada bagian receiver dibangun dengan dasar komponen Photodiode.

Photodiode merupakan suatu transistor yang peka terhadap tenaga cahaya. Suatu sumber cahaya menghasilkan energi panas, begitu pula dengan spektrum infra merah. Karena spekrum inframerah mempunyai efek panas yang lebih besar dari cahaya tampak, maka Photodiode lebih peka untuk menangkap radiasi dari sinar inframerah. Oleh karena itu Optocoupler dapat dikatakan sebagai gabungan dari LED infra merah dengan fototransistor yang terbungkus menjadi satu chips.

Cahaya inframerah termasuk dalam gelombang elektromagnetik yang tidak tampak oleh mata telanjang. Sinar ini tidak tampak oleh mata karena mempunyai panjang gelombang, berkas cahaya yang terlalu panjang bagi tanggapan mata manusia. Sinar infra merah mempunyai daerah frekuensi 1 x 1012 Hz sampai dengan 1 x 1014 GHz atau daerah frekuensi dengan panjang gelombang 1μm – 1mm.

LED infra merah ini merupakan komponen elektronika yang memancarkan

cahaya infra merah dengan konsumsi daya sangat kecil. Jika diberi bias maju, LED infra merah yang terdapat pada optocoupler akan mengeluarkan panjang gelombang sekitar 0,9 mikrometer.

Proses terjadinya pancaran cahaya pada LED infra merah dalam optocoupler adalah sebagai berikut. Saat dioda menghantarkan arus, elektron lepas dari ikatannya karena memerlukan tenaga dari catu daya listrik. Setelah elektron lepas, banyak elektron yang bergabung dengan lubang yang ada di sekitarnya (memasuki lubang lain yang kosong). Pada saat masuk lubang yang lain, elektron melepaskan tenaga yang akan diradiasikan dalam bentuk cahaya, sehingga dioda akan menyala atau memancarkan cahaya pada saat dilewati arus. Cahaya infra merah yang terdapat pada optocoupler tidak perlu lensa untuk memfokuskan cahaya karena dalam satu chip mempunyai jarak yang dekat dengan penerimanya.

Pada optocoupler yang bertugas sebagai penerima cahaya infra merah adalah fototransistor. Fototransistor merupakan komponen elektronika yang berfungsi sebagai detektor cahaya infra merah. Detektor cahaya ini mengubah efek cahaya menjadi sinyal listrik, oleh sebab itu fototransistor termasuk dalam golongan detektor optik. Fototransistor memiliki sambungan kolektor–basis yang besar dengan cahaya infra merah, karena cahaya ini dapat membangkitkan pasangan lubang elektron. Dengan diberi bias maju, cahaya yang masuk akan menimbulkan arus pada kolektor.

Fototransistor memiliki bahan utama yaitu germanium atau silikon yang sama dengan bahan pembuat transistor. Tipe fototransistor juga sama dengan transistor pada umumnya yaitu PNP dan NPN. Perbedaan transistor dengan fototransistor hanya terletak pada dindingnya yang memungkinkan cahaya infra merah mengaktifkan daerah basis, sedangkan transistor biasa ditempatkan pada dinding logam yang tertutup.

Prinsip kerja dari optocoupler adalah :

a. Jika antara Photodiode dan LED terhalang maka Photodiode tersebut akan off sehingga output dari kolektor akan berlogika high.

b. Sebaliknya jika antara Photodiode dan LED tidak terhalang maka Photodiode tersebut akan on sehingga outputnya akan berlogika low.

Sebagai piranti elektronika yang berfungsi sebagai pemisah antara rangkaian power dengan rangkaian control. Komponen ini merupakan salah satu jenis komponen yang memanfaatkan sinar sebagai pemicu on/off-nya. Opto berarti optic dan coupler berarti pemicu. Sehingga bisa diartikan bahwa optocoupler merupakan suatu komponen yang bekerja berdasarkan picu cahaya optic. Dasar rangkaian dapat ditunjukkan seperti pada gambar dibawah ini:

Sensor ini bisa digunakan sebagai isolator dari rangkaian tegangan rendah kerangkaian tegangan tinggi. Selain itu juga bisa dipakai sebagai pendeteksi adanya penghalang antara transmitter dan receiver dengan memberi ruang uji dibagian tengah antara led dengan photo transistor.

3.      LM 741

a.      Sebagai Penguat Non Inverting

Rangkaian untuk penguat non-inverting adalah seperti yang ditunjukkan gambar 

Penguat tersebut dinamakan penguat non-inverting karena masukan dari penguat tersebut adalah masukan non-inverting dari Op Amp. Tidak seperti penguat inverting, sinyal keluaran penguat jenis ini sefasa dengan sinyal masukannya. Seperti pada rangkaian penguat inverting syarat ideal sebuah penguat adalah tegangan masukan sama dengan 0 dan impedansi masukan tak terhingga. sehingga dari rangkaian tersebut dapat diperoleh rumus penguat adalah sebagai berikut :                                    

b.      LM 741 Sebagai Komparator

Secara umum prinsip kerja rangkaian komparator adalah membandingkan amplitudo dua buah sinyal, jika +Vin dan −Vin masing-masing menyatakan amplitudo sinyal input tak membalik dan input membalik, Vo dan Vsat masing-masing menyatakan tegangan output dan tegangan saturasi, maka prinsip dasar dari komparator adalah :

+Vin  ≥ −Vin maka Vo = Vsat+ 

+Vin  < −Vin maka Vo = Vsat− 

Keterangan:

+Vin    = Amplitudo sinyal input tak membalik (V)

−Vin    = Amplitudo sinyal input membalik (V)

Vsat+   = Tegangan saturasi + (V)

Vsat−   = Tegangan saturasi - (V)

Vo       = Tegangan output (V)

c.       LM 7493 SEBAGAI COUNTER

IC 7493 adalah IC TTL yang dapat digunakan sebagai pembagi 16.

IC ini adalah sebuah decade counter yang mencacah empat bit dari 0000 (desimal 0) sampai 1111 (desimal 15) digunakan pembagi 15.  Rangkaian dalamnya terdiri dari empat buah flip-flop berderet dan gerbang-gerbang khusus yang digunakan untuk mereset flip-flop. Gambar rangkaian dalam, tabel kebenaran, tabel fungsi reset / count dan spesifikasi  lain dari IC 7493 dapat dilihat pada lampiran datasheet.

Counter adalah serangkaian komponen digital yang difungsikan sebagai penghitung data/input yang masuk. Inputnya berupa clock yaitu suatu kondisi dimana input bergerak dari low (0) ke high (1).

Berdasarkan cara kerjanya, maka counter dapat digolongkan, menjadi 3 yaitu :

1.      Up Counter

2.      DownCounter

Prinsip Kerja Rangkaian 4 BIT Binary Counter

Sebelum perhitungan dimulai, keempat output DCBA 0000 dengan jalan dibuat Clear dalam kondisi 0 walaupun sesaat. Pada saat pulsa pertama datang dan bergerak dari 1 ke 0 maka output QA akan berubah dari 0 menjadi 1. Output QB akan tetap 0 karena signal yang masuk pada Flip-Flop "B" berubah dari 0 menjadi 1 Flip-Flop C dan C output-nya juga tidak berubah karena belum ada perubahan pada bagian output-nya. dalam keadaan inii, kondisi output DCBA = 0001. Jadi sesudah pulsa yang pertama pada output counter akan terbentuk angka 0001 dan pada saat pulsa kedua datang dan bergerak dari 1 menjadi 0, maka output QA akan berubah dari menjadi 0. Perubahan ini akan diteruskan ke Flip-Flop "B". Akibatnya karena input Flip-Flop "B" berubah dari 0 ke 1, maka output QB akan berubah dari 0 ke 1. Output Flip-Flop C dan D belum berubah karen belum ada perubahan pada bagian output-nya. Setelah pulsa kedua datang, maka keempat output DCBA akan menunjukkan DCBA = 0010, selanjutnya apabila pulsa ketiga datang output DCBA = 0011. Begitulah seterusnya sampai pulsa ke 15 datang maka keempat output-nya DCBA = 1111 dan pada saat pulsa ke 16 datang, maka seluruh output-nya DCBA akan kembali menjadi 0000. Dari uraian di atas, maka dapat ditarik kesimpulan bahwa BCD Counter 4 BIT Binary Counter hanya bisa menghitung sampai bilangan ke 16 yaitu dari mulai 0000 = 0 sampai 1111 = 15

                       Diagram waktu dari 4-BIT Binary counter adalah seperti gambar dibawah ini :

                     Kalau kita perhatikan dari gambar diatas akan terlihat frekuensi :

                     frekuensi QA = 1/2 dari Ain

                     frekuensi QB = 1/4 dari Ain
                     frekuensi QC = 1/8 dari Ain
                      rekuensi QD = 1/16 dari Ain

                  Dengan demikian maka 4 BIT Binary Counter mampu membagi frekuensi menjadi 16 kali. Oleh karena itu  4 BIT Binary Counter dapat juga disebut DIVIDE BY 16 COUNTER atau MODULUS 16 Proses menghitung seperti di atas lebih jelasnya pada tabel di bawah ini:

                   Pulsa                    D  C  B  A
                   Keadaan Awal      0   0  0  0
                   Pulsa ke-I             0   0  0  1
                   Pulsa ke-2            0   0  1  0
                   Pulsa ke-3            0   0  1  1
                   Pulsa ke-4            0   1  0  0
                   Pulsa ke-5            0   1  0  1
                   Pulsa ke-6            0  1  1  0
                   Pulsa ke-7            0  1  1  1
                   Pulsa ke-8            1  0  0  0
                   Pulsa ke-9            1  0  0  1
                   Pulsa ke-10          1  0  1  0
                   Pulsa ke-11          1  0  1  1
                   Pulsa ke-12          1  1  0  0
                   Pulsa ke-13          1  1  0  1
                   Pulsa ke-14          1  1  1  0
                   Pulsa ke-15          1  1  1  1
                   Pulsa ke-16          0  0  0  0

              Seperti Keadaan Awal
              Pulsa ke-17          0  0  0  1 (Seperti Pulsa ke-1)

d.      LM 7447 SEBAGAI DECODER

Decoder adalah suatu rangkaian logika yang dapat dipergunakan untuk merubah bilangan biner menjadi bilangan decimal yang dapat dilihat oleh mata kita. Merupakan rangkaian logika yang mengubah suatu kode input  biner N bit menjadi beberapa output sedemikian rupa sehingga tiap-tiap output hanya akan diaktifkan oleh salah satu dari kemungkinan kombinasi-kombinasi input.

Untuk mengubah biner ke desimal diperlukan dekoder BCD ke desimal. Rangkaian dasar dari dekoder BCD ke desimal dapat dilihat yaitu terdapat 4 buah inputan A, B, C, D. Yang mana keempat inputan ini diperoleh dari keluaran pencacah biner.

IC TTL 7447 tersebut digunakan untuk driver 7 segment common anoda. IC dekoder BCD ke 7 segment sering juga dikenal sebagai driver display 7 segment karena selalu digunakan untuk memberikan driver sumber tegangan ke penampil 7 segment.

V.                PROSEDUR PRAKTEK

1.      Siapkan alat dan komponen

2.      Periksa komponen yang digunakan baik/rusak sesuai dengan rangkaian

3.      Rakit rangkaian sesuai wiring yang diberikan

4.      Atur Power Supplu DC +5V dan -5V

5.      Hitung penguatan (A) pada rangkaian penguat

6.      Hitung Vreferensi pada rangkaian komparator

7.      Amati cara kerja rangkaian

8.      Jelaskan cara kerja rangkaian

9.      Buat kesimpulan

VI.             CARA KERJA RANGKAIAN

Ketika belum ada film yang masuk, cahaya maksimum mengenai photo transistor yang berada di dalam optocoupler. Secara otomatis, basis akan memproses cahaya menjadi arus electron yang akan mengalir dari basis menuju emitter. Begitu juga akan ada arus electron mengalir dari collector ke emitter, sehingga tegangan Vo atau tegangan pada kaki collector mendekati 0 volt.

Ketika film masuk, maka akan tertutup, cahaya LED tidak akan mengenai photo transistor, maka photo transistor tidak akan bekerja. Tidak akan ada arus yang mengalir, maka tegangan Vo atau tegangan pada kaki collector maksimal +5 volt. Maka terjadilah proses pengisian kapasitor. Selama proses pengisian ada arus maju, maka akan muncul tegangan dan lama-lama arus akan habis dan kembali ke 0, berdasarkan proses tersebut maka munculah tegangan sesaat.

Ketika film lewat (tidak ada film lagi) maka photo transistor bekerja kembali, terjadilah proses pengosongan kapasitor, dan terjadilah pulsa negative sesaat. Yang diproses IC 741 hanyalah pulsa positive.

Ketika ada tegangan sesaat yang masuk ke IC 741 penguat maka akan dikuatkan sebesar 11 kali dengan rumus yang sudah dijelaskan diatas. Munculah tegangan output sesaat pada pin 6 IC 741 penguat. Tegangan ini kemudian akan menjadi tegangan input IC 741 pembanding yang kemudian akan dibandingkan dengan V_reff. Jika V_in  > V_reff  terjadi tegangan (+) saturasi pada output IC 741 pembanding. Dan sebaliknya jika V_in  < V_reff  terjadi tegangan 0 volt atau (–) saturasi.

Dari output IC 741 pembanding akan masuk ke counter yaitu IC 7493 melalui pin 14. IC 7493 akan bekerja jika mendapat (+) saturasi. Output dari IC 7493 berupa bilangan biner 4 digit. Sebelum ada tegangan yang masuk mula-mula outputnya 0 semua.

Output IC 7493 kemudian akan diproses oleh decoder yaitu IC 7447. Tugas dari decoder disini yaitu merubah kode bilangan biner 4 digit menjadi kode yang bisa diterjemahkan 7 segment menjadi bentuk sebuah angka. Output IC 7447 ini berjumlah 7 yang sesuai dengan jumlah LED pada 7 segment yang membentuk angka.

Kondisi awal saat alat bekerja yaitu tampilan 7 segment angka 0. Berarti bagian LED pada 7 segment yang menyala adalah A, B, C, D, E dan F. Saat film pertama masuk, tampilan 7 segment akan berubah menjadi angka 1. Berarti bagian LED pada 7 segment yang menyala adalah B dan C. Begitu seterusnya sampai muncul angka 9 dan kembali lagi ke angka 0. Proses diatas akan terus berulang-ulang, selama ada proses keluar masuknya film.

VII.          HASIL PRAKTIKUM

           Pada praktikum kali  ini  penguatannya  di dapat adalah sebesar 22,3 x dan Vref nya sebesar 2,5 V

VIII.       KESIMPULAN

           Dan hasil praktek kali ini dapat disimpulkan bahwa rangkaian bekerja dimulai dari memberi supply tegangan ke rangkaian yakni sensor otocopler, lalu penguat non inverting, comparator, counter, decoder lalu yang terakhir adalah pada display 7segmen. Apabila pada otocopler  seperti saklar tertutup (tidak dimasuki film) maka arus yang  tersambung adalah ke ground dan rangkaian akan low yang menyebabkan rangkaian-rangkaian selanjunya tidak berjalan. Tanda yang diberikan oleh rangkaian ini adalah led merah mati dan led hijau menyala

Ketika otocopler terputus (dilewati film) maka phototransistornya akan tidak berfungsi ditandai led merah akan menyala sedangkan led hijau mati, dan menyebabkan pengisian kapasitor dan masuknya arus ke rangkaian penguat non inverting.setelah dikuatkan kemudian terus masuk ke rangkaian komparator dan pulsa akan dibuat bergelombang kotak atau saturasi. Kemudian melewati diode untuk mendapatkan masukan 0 atau 1 ke rangkaian counter untuk dijumlahkan, dan kemudian masuk ke rangkaian decoder untuk menerjemahkan logika bilangan biner menjadi bilangan decimal yang dapat dilihat oleh mata kita dan hasilnya di keluarkan dengan menggunakan display seven segment yang mengeluarkan angka 0 – 9 seperti yang sudah di rencanakan hal ini juga menandakan bahwa komponen – komponen yang kami gunakan dalam kondisi baik semua.

SUMBER :

Laporan Praktikum ELektronika - Teknik Elektromedik Poltekkes Jakarta II Angkatan 2014