Encoder - Decoder

BAHAN PRESENTASI MATA KULIAH SISTEM DIGITAL 2023

Disusun Oleh:

Aine Metasawa Zendrato NIM. 2110951042

Rhakasafiq Qasthalani Renindra

Dosen Pengampu:

Dr. Darwison, S. T., M. T.

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS ANDALAS

PADANG

2023

Referensi

Anik K. Maini, 2007, "Digital Electronics: Principles, Devices and Applications", John Wiley&Sons, Ltd

Wijaya W. N., 2006, "Teknik Digital", Erlangga, Jakarta

Roger, L. T., 2005, "Elektronika Digital", Erlangga, Jakarta

Darwison, 2020, Teori, rancangan dan aplikasi sistem digital disertai simulasi dengan Proteus, Andalas University Press

APLIKASI ENCODER-DECODER: SISTEM OTOMATISASI PADA PANEL SURYA PINTAr (SMART FLOWER)

27 Maret 2023

[Kembali ke Menu Sebelumnya]

DAFTAR ISI

Daftar Isi

A. Tujuan

B. Alat dan Bahan

C. Dasar Teori

D. Prinsip Kerja Rangkaian

E. Gambar Rangkaian dam Video Simulasi

F. Unduh Data Blog

A. Tujuan [Daftar Isi]

Tujuan diadakannya pemaparan bahan presentasi melalui blog yakni sebagai berikut:

- Menyelesaikan tugas mata kuliah Sistem Digital yang diberikan oleh Bapak Dr. Darwison, S. T., M. T. selaku dosen pengampu

- Mendesain dan mensimulasikan rangkaian dengan perangkat lunak Proteus

- Mempelajari dan memahami definisi dan spesifikasi encoder-decoder

- Menjelaskan dan mengevaluasi rangkaian encoder-decoder

B. Alat dan Bahan [Daftar Isi]

Untuk mendesain rangkaian ini, maka dibutuhkan perangkat lunak simulasi dan beberapa komponen penyusun, di antaranya:

- Proteus Design Suite

- Power Supply

- Ground

- Voltmeter

- Logic Probe

- Baterai

- Switch

- Button

- Buzzer

- Speaker

- Gerbang NOT

- Gerbang OR

 

- Gerbang AND

- Gerbang XOR

- Motor DC

- Potensiometer

- LED

- Kapasitor Terpolarisasi (Polarized Capacitor)

- D Flip Flop 4013

   

- Operational Amplifier 1458 dan LM258

- Resistor ERA-3YEB102V

- Relay NTE-R22-5

- Transistor BC547

- Dioda 10A01

- Encoder IC 74LS147

- Decoder IC 7447

- Multiplexer dan Demultiplexer IC 4052

- 4-Bit Full Adder 7483

- MOSFET IRF540

- Seven Segment Common

Seven segment adalah suatu segment yang digunakan untuk menampilkan angka dan terbagi dalam dua jenis berdasarkan rangkaiannya, yakni anode dan cathode.

a. Seven Segment Common Anode adalah tipe display tujuh segmen di mana terminal anode (titik positif) dari masing-masing segmen terhubung secara bersamaan. Untuk menampilkan angka atau karakter tertentu, segmen-segmen yang sesuai harus diberi tegangan rendah (logika 0).

b. Seven Segment Common Cathode adalah tipe display tujuh segmen di mana terminal katode (titik negatif) dari masing-masing segmen terhubung secara bersamaan. Untuk menampilkan angka atau karakter tertentu, segmen-segmen yang sesuai harus diberi tegangan tinggi (logika 1).

- Sensor Infra Merah (Infra Red Obstacle Sensor)

- Sensor Kelembaban (Humidity Sensor) HIH-503

- Sensor Sentuh (Touch Sensor)

- Sensor Bunyi (Sound Sensor) SW-420

- Sensor Getaran (Vibration Sensor)

- Sensor Hujan (Rain Sensor)

- Sensor LDR (LDR Sensor)

- Sensor Lengkung (Flex Sensor)

- Sensor Magnet (Magnetic Reed Sensor)

C. Dasar Teori [Daftar Isi]

Encoder adalah suatu perangkat yang dapat mengubah sistem dalam bilangan desimal yang terdapat pada bagian input menjadi bilangan biner pada outputnya. Contoh seri-seri IC encoder di antaranya: 4532, MM74C922, 74147, dan 74HC148.

Decoder adalah suatu perangkat yang dapat mengubah suatu sistem bilangan biner yang terdapat pada bagian input, menjadi sistem bilangan yang lain pada outputnya.

Contoh seri-seri IC decoder di antaranya: 4028, 4543,  74141, dan 7445.

Membuat rangkaian simulasi dengan proteus untuk encoder, decoder, maupun sistem digital sederhana yang memiliki encoder-decoder harus diketahui dulu table kebenarannya dari datasheets seri IC-nya. Dengan table kebenaran dari datasheet, seri IC tersebut dapat digunakan sebagai acuan untuk mensimulasikan pin-pin seri IC tersebut dengan bantuan komponen simulasi I/O yakni logic state sebagai input dan logic probe sebagai ouput. Langkah awal dapat dilakukan dengan simulasi manual dengan memakai komponen simulasi I/O jika sudah sesuai table kebenaran seri IC tersebut maka komponen I/O bisa diganti diantaranya input logic state dengan memakai switch SPDT dan output logic probe dengan LED pada seven segment.

-    Sensor Infra Merah

Infrared (IR) detektor atau sensor infra merah adalah komponen elektronika yang dapat mengidentifikasi cahaya infra merah (infra red, IR). Sensor infra merah atau detektor infra merah saat ini ada yang dibuat khusus dalam satu modul dan dinamakan sebagai IR Detector Photomodules. IR Obstacle Sensor infrared merupakan sebuah modul yang berfungsi sebagai pendeteksi halangan atau object di depannya.

            Prinsip Kerja Sensor Infrared

Ketika pemancar IR memancarkan radiasi, ia mencapai objek dan beberapa radiasi memantulkan kembali ke penerima IR. Berdasarkan intensitas penerimaan oleh penerima IR, output dari sensor ditentukan.

Prinsip kerja rangkaian sensor infrared berdasarkan pada gambar 2. Adalah ketika cahaya infra merah diterima oleh fototransistor maka basis fototransistor akan mengubah energi cahaya infra merah menjadi arus listrik sehingga basis akan berubah seperti saklar (swith closed) atau fototransistor akan aktif (low) secara sesaat seperti gambar 3:

                                                                    Grafik Respon Sensor Infrared

Grafik menunjukkan hubungan antara resistansi dan jarak potensial untuk sensitivitas rentang antara pemancar dan penerima inframerah. Resistor yang digunakan pada sensor mempengaruhi intensitas cahaya inframerah keluar dari pemancar. Semakin tinggi resistansi yang digunakan, semakin pendek jarak IR Receiver yang mampu mendeteksi sinar IR yang dipancarkan dari IR Transmitter karena intensitas cahaya yang lebih rendah dari IR Transmitter. Sementara semakin rendah resistansi yang digunakan, semakin jauh jarak IR Receiver mampu mendeteksi sinar IR yang dipancarkan dari IR Transmitter karena intensitas cahaya yang lebih tinggi dari IR Transmitter.

          - Sensor Kelembaban

Sensor Kelembaban HIH-503 adalah sensor yang digunakan untuk mengukur kelembaban relatif di udara. Sensor ini mengubah kelembaban menjadi sinyal listrik yang dapat diinterpretasikan sebagai persentase kelembaban.

            -     Touch Sensor 

Sensor Sentuh adalah sensor elektronik yang dapat mendeteksi sentuhan. Sensor Sentuh ini pada dasarnya beroperasi sebagai sakelar apabila disentuh, seperti sakelar pada lampu, layar sentuh ponsel dan lain sebagainya. Sensor Sentuh ini dikenal juga sebagai Sensor Taktil (Tactile Sensor). Seiring dengan perkembangan teknologi, sensor sentuh ini semakin banyak digunakan dan telah menggeser peranan sakelar mekanik pada perangkat-perangkat elektronik.

            - Sound Sensor

  Sensor suara adalah sebuah alat yang mampu mengubah gelombang Sinusioda suara menjadi gelombang sinus energi listrik (Alternating Sinusioda Electric Current). Sensor suara berkerja berdasarkan besar/kecilnya kekuatan gelombang suara yang mengenai membran sensor yang menyebabkan bergeraknya membran sensor yang juga terdapat sebuah kumparan kecil di balik membran tadi naik & turun. Oleh karena kumparan tersebut sebenarnya adalah ibarat sebuah pisau berlubang-lubang, maka pada saat ia bergerak naik-turun, ia juga telah membuat gelombng magnet yang mengalir melewatinya terpotong-potong. Kecepatan gerak kumparan menentukan kuat-lemahnya gelombang listrik yang dihasilkannya.
Sensor suara adalah sensor yang cara kerjanya merubah besaran suara menjadi besaran listrik, dan dipasaran sudah begitu luas penggunaannya. Komponen yang termasuk dalam Sensor suara yaitu electric condenser microphone atau mic kondenser.

                Cara Kerja

Sensor suara adalah sensor yang cara kerjanya yaitu merubah besaran suara menjadi besaran listrik. Sinyal yang masuk akan di olah sehingga akan menghasilkan satu kondisi yaitu kondisi 1 atau 0. Sensor suara banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari, Contoh Pengaplikasian sensor ini adalah yang bekerja pada system robot. Suara yang diterima oleh microfon akan di transfer ke pre amp mic, fungsi pre amp mic ini adalah untuk memperkuat sinyal suara yang masuk kedalam komponen.

Setelah sinyal suara diterima oleh preamp mic, kemudian di kirim lagi ke rangkaian pengkonfersi yang mana rangkaian ini berfungsi untuk merubah sinyal suara yang berbentuk sinyal digital menjadi sinya analog agar bisa dibaca oleh mikrokontroler. Jika sinyal tersebut diterima oleh mikro kontroler maka akan diolah sesuai dengan program yang dibuat, apakah robot akan berjalan atau berhenti.

Suara yang masuk direkam oleh komponen kemudian akan disimpan oleh memory. Sebagai contoh jika kita bertepuk tangan 1 kali maka akan dikenali sebagai kondisi 1 atau on sehingga robot dapat berjalan. Jika bertepuk tangan 2 kali maka robot akan mati atau mendapat sinyal kondisi 0. Penggunaan sinyal tergantung dari user bagaimana dia menggunakannya.

D. Prinsip Kerja Rangkaian [Daftar Isi]

Sistem otomatisasi pada panel surya pintar terangkai dengan menggunakan 4 sensor dalam pendeteksian sekitar yakni sensor sentuh, sensor hujan, sensor LDR, sensor kelembaban udara dengan setiap dua sensornya memiliki fungsi yang sama dan tergabung dalam masing-masing gerbang OR. Selain itu, dalam sistem ini terdapat dua indikator sebagai petunjuk kapan panel dapat melakukan tindakan yang ditunjukan oleh seven segment. Agar lebih jelas, pembahasan akan dipecah mennjadi dua bagian yakni dari sisi sensor dan sisi indikator dalam seven-segment.

Bagian pertama adalah pendeteksian cuaca yang berfokus terhadap jumlah intensitas sinar matahari yang maksimal, seperti cerah atau cerah berawan, dengan terdiri atas sensor sentuh dan sensor LDR yang tergabung dalam gerbang OR Fungsi dari sensor sentuh menyesuaikan kapan pengguna smart flower menyentuh sensor sehingga jika disentuh, maka sensor akan dianalogikan logika 1. Begitu juga dengan sensor LDR, dimana jika sinar matahari yang diterima menghasilkan tegangan di atas 4 Volt, maka sensor akan dianalogikan logika 1. Sesuai prinsip gerbang OR dengan kedua inputnya berupa logika 1, maka akan menghasilkan output 1 (lihat tabel kebenaran gerbang OR). Output akan diumpankan sampai tegangan di atas 0,7 Volt supaya transistor dapat menghidupkan relay sehingga motor DC untuk membuka panel surya dapat aktif. Jika salah satu sensor dianalogikan logika 0 atau tidak terdeteksi, maka output dari gerbang OR akan tetap berlogika 1 dan motor DC tetap menyala atau panel surya terbuka.

Bagian kedua adalah pendeteksian cuaca yang berfokus terhadap jumlah intensitas sinar matahari yang minim, seperti berawan atau hujan, dengan terdiri atas sensor hujan dan sensor kelembaban yang tergabung dalam gerbang OR. Jika terdeteksi adanya gerimis saja pada sensor hujan, maka sensor akan dianalogikan logika 1. Begitu juga dengan sensor kelembaban, dimana jika kelembaban sekitar yang ditangkap mencapai sama dengan atau lebih dari 58%, maka sensor akan dianalogikan logika 1. Sesuai prinsip gerbang OR dengan kedua inputnya berupa logika 1, maka akan menghasilkan output 1 (lihat tabel kebenaran gerbang OR). Output akan diumpankan sampai tegangan di atas 0,7 Volt supaya transistor dapat menghidupkan relay sehingga motor DC untuk menutup panel surya dapat aktif. Jika salah satu sensor dianalogikan logika 0 atau tidak terdeteksi, maka output dari gerbang OR akan tetap berlogika 1 dan motor DC tetap menyala atau panel surya tertutup.

Kemudian kedua pendeteksian yang telah dijelaskan sebelumnya ditunjukan menggunakan indikator angka, di mana angka satu untuk panel terbuka dan angka 2 untuk panel tertutup. Pada encoder IC 74LS147, output pada pendeteksian bagian pertama bermuara pada kaki 1 dan output pada pendeteksian bagian kedua bermuara pada kaki 2. Kemudian output pemrosesan kedua input menghasilkan 4 output pada kaki Q0, Q1, Q2, dan Q3 dan diteruskan ke kaki A, B, C, dan D pada decoder IC 7447 untuk diubah dalam bentuk bilangan biner. Bilangan-bilangan biner akan membentuk angka satu atau angka dua. Angka satu dihasilkan oleh aktifnya seluruh kaki output decoder kecuali kaki QB dan QC, sedangkan angka dua dihasilkan oleh tidak aktifnya seluruh kaki output decoder kecuali kaki QC dan QF.

E. Gambar Rangkaian dan Video Simulasi [Daftar Isi]

Langkah-Langkah Percobaan:

1. Buka software Proteus

2. Pilih ‘Run as Administrator’

3. Buka rangkaian

4. Periksa setiap library pada sensor dengan cara klik kanan pada mouse dan pilih ‘Edit Properties’. Jika library belum dimasukkan, pengguna dapat memasukkan secara manual dengan mencari file bertipe .HEX sesuai nama sensornya dan pilih OK.

5. Jalankan rangkaian dengan memilih tombol segitga atau ‘Play’ di sudut kiri bawah

F. Unduh Data Blog [Daftar Isi]

Tautan untuk mengunduh dapat dilihat pada bawah ini dengan cara menekan tulisan berwarna biru:

Utama

Berkas HTML dapat diunduh di sini

Berkas rangkaian dapat diunduh di sini

Berkas video dapat diunduh di sini

Datasheet

Berkas datasheet dapat diunduh di sini

Berkas datasheet Proteus Design Suite dapat diunduh di sini

Berkas datasheet Power Supply dapat diunduh di sini

Berkas datasheet Ground dapat diunduh di sini

Berkas datasheet Voltmeter dapat diunduh di sini

Berkas datasheet Logic State dapat diunduh di sini

Berkas datasheet Logic Probe dapat diunduh di sini

Berkas datasheet Battery dapat diunduh di sini

Berkas datasheet Switch dapat diunduh di sini

Berkas datasheet Button dapat diunduh di sini

Berkas datasheet Buzzer dapat diunduh di sini

Berkas datasheet Speaker dapat diunduh di sini

Berkas datasheet Gerbang NOT dapat diunduh di sini

Berkas datasheet Gerbang OR dapat diunduh di sini

Berkas datasheet Gerbang AND dapat diunduh di sini

Berkas datasheet Gerbang XOR dapat diunduh di sini

Berkas datasheet Motor DC dapat diunduh di sini

Berkas datasheet Potensiometer dapat diunduh di sini

Berkas datasheet LED dapat diunduh di sini

Berkas datasheet Kapasitor Terpolarisasi (Polarized Capacitor) dapat diunduh di sini

Berkas datasheet D Flip Flop 4013 dapat diunduh di sini

Berkas datasheet Operational Amplifier 1458 dapat diunduh di sini

Berkas datasheet Operational Amplifier LM258 dapat diunduh di sini

Berkas datasheet Resistor ERA-3YEB102V dapat diunduh di sini

Berkas datasheet Relay NTE-R22-5 dapat diunduh di sini 

Berkas datasheet Transistor BC547 dapat diunduh di sini

Berkas datasheet Dioda 10A01 dapat diunduh di sini

Berkas datasheet Encoder IC 74LS147 dapat diunduh di sini

Berkas datasheet Decoder IC 7447 dapat diunduh di sini

Berkas datasheet Multiplexer dan Demultiplexer IC 4052 dapat diunduh di sini

Berkas datasheet 4-Bit Full Adder 7483 dapat diunduh di sini

Berkas datasheet MOSFET IRF540 dapat diunduh di sini

Berkas datasheet Seven Segment Common Anode dapat diunduh di sini

Berkas datasheet Seven Segment Common Cathode dapat diunduh di sini

Berkas datasheet Sensor Infra Merah (Infra Red Obstacle Sensor) dapat diunduh di sini

Berkas datasheet Sensor Kelembaban (Humidity Sensor) HIH-503 dapat diunduh di sini

Berkas datasheet Sensor Sentuh (Touch Sensor) dapat diunduh di sini

Berkas datasheet Sensor Getaran (Vibration Sensor) SW-420 dapat diunduh di sini

Berkas datasheet Sensor Bunyi (Sound Sensor) dapat diunduh di sini

Berkas datasheet Sensor Hujan (Rain Sensor) dapat diunduh di sini

Berkas datasheet Sensor LDR (LDR Sensor) dapat diunduh di sini

Berkas datasheet Sensor Lengkung (Flex Sensor) dapat diunduh di sini

Berkas datasheet Sensor Magnet (Magnetic Reed Sensor) dapat diunduh di sini

Library

Berkas library Sensor Infra Merah (Infra Red Obstacle Sensor) dapat diunduh di sini

Berkas library Sensor Sentuh (Capacitive Touch Sensor) dapat diunduh di sini

Berkas library Sensor Bunyi (Sound Sensor) SW-420 dapat diunduh di sini

Berkas library Sensor Getaran (Vibration Sensor) dapat diunduh di sini

Berkas library Sensor Hujan (Rain Sensor) dapat diunduh di sini

Berkas library Sensor Lengkung (Flex Sensor) dapat diunduh di sini

Berkas library Sensor Magnet (Magnetic Reed Sensor) dapat diunduh di sini