Study Kasus Multiplexer dan Demultiplexer

                                                                                               Institut Teknologi PLN Jakarta

Dosen : Max Teja Ajie Cipta Widiyanto, S.Kom., M.Kom

 

STUDY KASUS MULTIPLEXER DAN DEMULTIPLEXER

TUGAS KELOMPOK, yang beranggotakan : -Nur Anisah Fadhilah (202131020)

  -Siti Nurul Maghfirah (202131125)

• Demultiplexer

Sebuah Demultiplexer adalah rangkaian logika yang menerima satu input data dan mendistribusikan input tersebut ke beberapa output yang tersedia. Kendali pada demultiplekser akan memilih saklar mana yang akan dihubungkan. Pemilihan keluarannya dilakukan melalui masukan penyeleksi. Seleksi data-data input dilakukan oleh selector line, yang juga merupakan input dari demultiplekser tersebut. Pada demultiplekser saluran kendali sebanyak "n" saluran dapat menyeleksi saluran keluaran. Secara bagan, kerja demultiplekser dapat digambarkan sebagai berikut :

Pada demultiplekser, masukan data dapat terdiri dari beberapa bit. Keluarannya terdiri dari beberapa jalur, masing-masing jalur terdiri dari satu atau lebih dari satu bit. Masukan selector terdiri dari satu atau lebih dari satu bit tergantung pada banyaknya jalur keluaran.

Demultiplxer (DEMUX) merupakan suatu rangkaian elektronika yang mempunyai output dua atau lebih dan hanya mempunyai satu input. Di dalam demultiplexer terdapat suatu pemilih keluaran/outputnya, jadi demultiplexer merupakan rangkaian yang dapat dipilih outputnya untuk meneruskan data dari inputnya. Berkebalikan dari multiplexer yang dapat dipilih intputnya, demultiplexer ini yang dipilih adalah outputnya.

• SISTEM KELISTRIKAN MOBIL (Demultiplexer)

Sistem Kelistrikan Aksesoris Mobil

sistem pengkabelan mobil saat ini masih menggunakan sistem konvensional. Sistem tersebut masih f = 1.44 𝑅𝐴) + (2𝑅𝐵 𝐶1 menggunakan masing–masing kabel yang dikoneksikan dengan tiap–tiap perangkat output, Sehingga secara pengkabelan akan terlihat sangat rumit. Serta kabel tersebut juga terkoneksi langsung dengan power, sehingga akan meningkatkan terjadinya konsleting listrik.

Untuk menanggulangi problem kerumitan dan juga potensi konsleting listrik yang cukup tinggi pada sistem pengkabelan konvensional, maka dirancanglah sebuah sistem dengan metoda multiplexing-demultiplexing dalam pengkabelan perangkat kelistrikan mobil. Konsep yang digunakan dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

Pada bagian input terdiri dari 8 buah data masukan yang bersifat paralel. Data masukan tersebut bersumber dari switch kontrol pada bagian kemudi. Setelah itu data tersebut akan digilir dan dikirimkan oleh komponen multiplexer. Pengiriman data dari multiplexer ke demultiplexer bersifat seri, karena hanya menggunakan satu koneksi kabel saja. Setelah data tersebut diterima oleh komponen demultiplexer berupa data seri yang masih bersusun antara data satu dan data lainnya, lalu dipisahkan menjadi banyak keluaran secara bersamaan atau paralel sesuai dengan input yang diberikan.

Rancangan Proses

Secara garis besar diagram blok untuk sistem ini terdiri dari beberapa bagian seperti pada gambar dibawah ini

Diagram blok pada gambar menunjukkan bagian–bagian yang digunakan dalam keseluruhan sistem rancangan. Terdiri dari bebepara komponen seperti multiplexer, demultiplexer, kontrol alamat, driver power dan juga beban output.

Realisasi

Pada dasarnya sistem demultiplexing digunakan untuk pengolahan sinyal data, tetapi pada rancangan ini akan diterapkan untuk mengolah power. Berdasarkan diagram blok yang sebelumnya telah ditunjukkan dan juga beberapa komponen yang digunakan dalam masing–masing bagian tersebut, maka direalisasikanlah sebuah rangkaian sistem keseluruhan yang digunakan dalam melakukan penelitian ini. Rancangan yang dibuat dalam penelitian ini menggunakan beban output yang sama dengan spesifikasi yang digunakan pada mobil sungguhan, sehingga nantinya dapat membuktikan bahwa rangkaian ini dapat digunakan dalam aplikasi yang nyata untuk mengontrol perangkat aksesoris mobil sungguhan.

Rangkaian kontrol pengalamatan

Rangkaian ini terdiri dari rangkaian pembangkit pulsa clock yang menggunakan sebuah IC Clock 555 dan juga digabungkan dengan rangkaian kontrol pengalamatan yang menggunakan IC counter 4518.

Rangkaian pembangkit pulsa clock terdiri dari sebuah IC 555 dan juga dengan beberapa komponen yaitu kapasitor C1 dan C2 serta resistor variable RA dan resistor tetap RB. Untuk dapat menghasilkan nilai frekuensi yang akan digunakan, maka perlu ditentukan nilai masing–masing komponen tersebut. Nilai kapasitansi C1 yang digunakan adalah sebesar 10 pF dan C2 adalah 100 nF. Sedangkan untuk resistor variabel RA adalah 10.3 KΩ dan RB adalah 12 KΩ.

Rangkaian input demultiplexer

Rangkaian input multiplexer ini terdiri dari switch kontrol pusat dan IC multiplexer. Switch kontrol pusat yang pada sistem konvensional digunakan untuk menghubungkan secara langsung perangkat aksesoris atau beban dengan power 12 volt pada aki mobil. Dengan kata lain penggunaan ini hanya sebagai saklar power untuk perangkat aksesoris mobil. Sedangkan pada perancangan digunakan sebagai input data untuk sistem multiplexing demultiplexing. Saklar-saklar tersebut dihubungkan secara paralel dengan sumber tegangan 5 Volt dan dihubungkan sebagai input kontrol ke IC multiplexer 74HCT4051 yang memiliki jumlah channel 8 buah, yaitu channel X0 sampai dengan channel X7. Data yang masuk pada IC multiplexer akan digilir satu persatu oleh sinyal kontrol pengalamatan yang dilambangkan dengan C, B, dan A dan INH atau enable yang dikirimkan dari rangkaian kontrol pengalamatan. Data pada C, B dan A ini bekerja secara biner, mulai dari data 000 sampai dengan data 111 yang akan membuka channel X0 sampai dengan channel X7. Kontrol pengalamatan ini bersifat kontinyu dan berurutan, sehingga penggiliran channel akan dimulai dari channel X0 hingga channel X7 secara periodik atau berulang. Sedangkan INH adalah enable yang bersifat actif low, artinya IC multiplexer akan bekerja jika input INH bernilai low, tetapi jika INH diberikan nilai high, maka output X akan bernilai low tanpa memperhatikan nilai C, B, A.

Penggiliran tersebut memiliki timing sesuai dengan frekuensi yang dihasilkan oleh pembangkit pulsa clock. Frekuensi clock yang membentuk sinyal kontrol alamat yang berfungsi untuk melakukan penggiliran masing–masing output adalah sebesar 420 Hz. Frekuensi clock tersebut untuk mengoperasikan semua channel yang berjumlah 8 buah secara bergiliran. Sehingga timing penggiliran untuk masing–masing channel tersebut adalah sebesar 52.5 Hz

 Rangkaian output demultiplexer

Rangkaian ini terdiri dari dua buah komponen IC demultiplexer, driver power dan perangkat aksesoris depan dan belakang. Tipe IC demultiplxer yang digunakan pada rangkaian ini adalah sama dengan tipe IC multiplexer yaitu 74HCT4051, dikarenakan IC tesebut memiliki fungsi ganda, sebagai multiplexer sekaligus demultiplxer. Penggunaan dua buah IC demultiplexer tersebut dikarenakan perangkat output aksesoris melebihi jumlah channel yang tersedia dalam 1 IC yaitu 8 channel, sehingga dibutuhkanlah 2 buah I demultiplexer untuk mencakup keseluruhan perangkat output aksesoris pada bagian depan dan belakang mobil.

Gambar diatas merupakan timing diagram antara sinyal kontrol pengalamatan, input demultiplexer dan juga output yang dikeluarkan oleh demultiplexer pada masing–masing channel. Data tersebut bersifat paralel yang saling tersusun berurutan waktu aktifnya antara X0 sampai dengan X7, lalu masing– masing data mengaktifkan transistor yang terhubung pada setiap channel IC demultiplexer.

HASIL DAN BAHASAN

Pengujian alat ini dimaksudkan untuk memastikan bahwa alat yang dibuat dapat berfungsi untuk mengoperasikan perangkat aksesoris mobil menggunakan sistem multiplexing yang dapat dijadikan sebagai salah satu alternatif dalam hal pengoperasian perangkat aksesoris mobil yang dapat digunakan di kemudian hari. Adapun yang menjadi titik berat pengujian alat adalah : - Pengujian pendahuluan. - Pengujian fungsional menyeluruh - Pengujian frekuensi Pengujian pendahuluan ini dilakukan untuk mencari nilai setelan RA pada frekuensi clock yang memadai agar beban output dapat berfungsi dengan normal, meskipun sebenarnya beban bekerja tidak secara kontinyu.

Tabel 1 adalah hasil pengujian nilai resistansi RA setelah dilakukan pengulangan hingga 5 kali pengujian. Sehingga nilai rata–rata dari pengukuran tersebut adalah sebesar 10.26 KΩ.

Pengujian fungsional menyeluruh dilakukan dengan maksud menguji secara fungsi keseluruhan sistem dalam satu kesatuan rangkaian yang utuh. Mulai dari aksi yang diberikan pada switch kontrol pusat hingga reaksi yang dihasilkan pada beban output. Dengan tujuan agar rangkaian multiplexer demultiplexer ini dapat bekerja sesuai dengan fungsi seharusnya. Sehingga rangkaian ini dapat digunakan sebagai salah satu alternatif yang dapat digunakan dalam pengkabelan perangkat aksesoris pada mobil. Selain itu juga sambil mengamati beban output yang menyala akibat pengaruh daya atau power yang terputus atau mendapatkan penggiliran.

Berdasarkan hasil pengujian fungsional satu per satu pada tabel 2, dapat dilihat bahwa ketika salah satu switch kontrol input diaktifkan dan input lain dimatikan, maka beban output yang menyala adalah sesuai dengan input yang diaktifkan, dan untuk input yang tidak diaktifkan beban tidak menyala. Serta secara visual untuk beban yang aktif baik itu berupa cahaya, suara maupun gerak semuanya menyala dengan normal dan tidak berkedip.

Berdasarkan data tersebut, maka secara pengujian fungsional satu per satu ini sudah sesuai dengan fungsinya. Penggunaan mosfet dengan tipe IRF540N sebagai driver power untuk mengaktifkan perangkat output dengan tegangan 12 volt dinilai berhasil, karena pada output terlihat menyala dengan kontinyu atau tidak berkedip dan mampu untuk mensupplai kebutuhan arus untuk masing–masing perangkat output pada mobil. Sedangkan untuk komponen relay mekanik memiliki waktu kontak yang lebih lama jika dibandingkan dengan mosfet yang bersifat elektronik. Sehingga akan berpotensi relay tidak akan mampu untuk melakukan kontak sebanyak 52 kali setiap 1 detik, yang mengakibatkan akan berkedipnya perangkat output jika menggunakan frekuensi yang lebih cepat lagi. Selain itu juga masa pakai relay mekanik yang lebih pendek dibanding dengan mosfet. Atas dasar tersebut, jelas bahwa penggunaan mosfet dengan tipe IRF540N lebih tepat digunakan sebagai komponen driver power.

Untuk pengujian fungsi kombinasi terdiri dari 4 kondisi yaitu kondisi siang hari, kondisi malam hari, kondisi siang hari dengan hujan, kondisi malam hari dengan hujan. Pengujian kombinasi tersebut dilakukan dalam rangka mensimulasikan kondisi aktual berkendara yang umum ditemui. Adapun kombinasi untuk tiap–tiap kondisi adalah sebagai berikut.

• Kondisi 1 (siang hari) = Sein kiri, sein kanan, klakson.

• Kondisi 2 (malam hari) = Sein kiri, sein kanan, lampu jauh, lampu dekat, klakson.

• Kondisi 3 (siang hari dengan hujan) = Sein kiri, sein kanan, klakson, wiper, nozzle air.

• Kondisi 4 (malam hari dengan hujan) = Sein kiri, sein kanan, lampu kabut, lampu jauh, lampu dekat, klakson, wiper, nozzle air.

Berdasarkan hasil pengujian kombinasi dengan 4 kondisi seperti ditunjukkan pada tabel 3, dapat dilihat bahwa beban output yang menyala sudah sesuai dengan input yang diberikan. Begitu juga ketika input tidak diaktifkan maka beban output juga tidak menyala. Selain itu semua output tersebut yang berupa cahaya, suara, dan gerak menunjukkan menyala yang normal, cahaya tidak berkedip, suara yang tidak terputus, dan bergerak normal. Berdasarkan data tersebut, maka secara pengujian dengan 4 kombinasi sudah sesuai dengan fungsinya.

Pengujian frekuensi dilakukan untuk membuktikan bahwa nilai frekuensi clock pada rangkaian pembangkit pulsa clock yang telah dihitung sebesar 420 Hz memakai rumus (1) berdasarkan setelan nilai RA hasil pengujian pendahuluan diatas, adalah sesuai dengan nilai frekuensi aktual yang didapat. Nilai frekuensi aktual tersebut didapatkan dengan melakukan pengukuran langsung pada rangkaian pembangkit pulsa clock.

Pada gambar disamping merupakan hasil pengukuran frekuensi pada rangkaian pembangkit pulsa clock. Data tersebut diambil dengan menggunakan oscilloscope dengan parameter setelan time/div adalah 5 ms/div dan juga untuk parameter volt/div adalah 5 volt/div. Dari hasil tersebut didapatkan nilai frekuensi sebesar 420 Hz. Nilai ini persis sama dengan hasil perhitungan. Sedangkan untuk nilai frekuensi kontrol pengalamatan yang berfungsi sebagai penggiliran untuk input sebanyak 8 bit adalah sebesar 52 Hz, sesuai dengan yang sudah ditunjukkan

Sumber: 

http://repository.istn.ac.id/2658/1/L20%20Naskah%20Jurnal%20Sinusoida%20%28Mux-Demux%20Kelistrikan%20Mobil%29.pdf 

http://staff.unila.ac.id/junaidi/files/2013/06/MULTIFLEXER-DAN-DEMULTIFLEXER.pdf

STUDI KASUS SEVEN SEGMENT KATODA (TERMOMETER DIGITAL)

Institut Teknologi PLN Jakarta

Dosen : Max Teja Ajie Cipta Widiyanto, S.Kom., M.Kom

 

TUGAS KELOMPOK, yang beranggotakan : -Nur Anisah Fadhilah (202131020)

  -Siti Nurul Maghfirah (202131125)

  

 TERMOMETER DIGITAL (COMMON KATODA)   

Common Katoda merupakan deretan LED yang disusun dengan menggunakan katoda bersama. Dalam hal ini untuk menyalakannya dibutuhkan saklar yang menghubungkan kaki LED dengan VCC atau sumber tegangan.

Termometer, Suhu adalah suatu besaran yang menunjukan derajat panas dingin dari suatu benda. Benda yang memiliki panas akan menunjukan suhu yang tinggi daripada benda dingin. Sering kita menyebutkan suatu benda panas atau dingin dengan cara menyentuh benda tersebut dengan alat indra kita, walau kita tidak dapat menyimpulkan berapa derajat panas dari benda tersebut, untuk mengetahui seberapa besar suhu benda tersebut maka digunakanlah termometer. Termometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur suhu atau alat yang digunakan untuk menyatakan derajat panas atau dingin suatu benda. Termometer memanfaatkan sifat termometrik dari suatu zat, yaitu perubahan dari sifat-sifat zat disebabkan perubahan suhu dari zat tersebut.

Cara kerja termometer digital yaitu pertama-tama termometer menerima input berupa keadaan lingkungan. Keadaan tersebut lalu akan dikonversi menjadi sebuah sinyal oleh sebuah sensor elektrik. Sinyal-sinyal hasil dari sensor elektrik masih berupa sinyal analog, oleh karena itu langkah selanjutnya sinyal tersebut diubah dulu menjadi sinyal-sinyal digital. Setelah sinyal sudah menjadi sinyal digital, maka sinyal itu akan diolah sedemikian sehingga dapat diketahui suhunya. Lalu ketika suhunya sudah diketahui, untuk menampilkan hasil suhu tersebut, digunakan sebuah konverter sinyal lain yang dapat mengubah sinya tersebut menjadi tampilan angka digital pada layar LED yang ada pada termometer digital.

Termometer digital terdiri dari berbagai komponen. Beberapa komponen-komponen penting yang digunakan dalam rangka penghitungan suhu oleh termometer dan masing-masing cara kerja komponen-komponen tersebut akan dijelaskan lebih lanjut pada bagian di bawah ini.

A.  ADC (Analog Digital Converter)

Output dari sensor yang digunakan bisa masih berupa analog. Karena sistem kerja dari termometer digital tidak menggunakan analog, maka hasil dari sensor tersebut harus diubah terlebih dahulu menjadi digital. Untuk merubahnya, peran ADC sangat diperlukan. Salahsatu contoh dari ADC yang biasanya digunakan yaitu ADC0804

Cara kerja dari ADC secara singkat yaitu ADC akan menginisialisasi bit lalu diuji sesuai keadaan yang diinginkan untuk output. Konversi sinyal akan dilakukan setiap 8 clock. Ketika sudah selesai mengkonversi, ADC akan mengeluarkan sinyal selesai konversi. Pada rangkaian ADC0804 digunakan beberapa gerbang logika. Gerbang logika yang digunakan yaitu dua gerbang NOR dan satu gerbang OR.

B. Seven Segment LED

Untuk menampilkan hasil pengukuran yang dilakukan oleh sensor pada temperatur digital, digunakan teori seven segment. Umumnya untuk seven segment pada termometer digital digunakan integrated circuit dengan jenis CA3161 atau IC7447. Hal terpenting dalam membuat rangkaian seven segment yaitu decoder. Decoder merupakan rangkaian yang sedemikian sehingga dapat mengubah angka biner menjadi angka desimel yang berkoresponden. Untuk membuat decoder, dibutuhkan berbagai gerbang logika hingga terbentuk rangkaian logika yang sesuai. Rangkaian seven segment terdiri dari susunan delapan LED sehingga semua katoda atau anodanya sama. Katoda pada seven segmen terdiri dari delapan pin yang tujuhnya berlabel a - g dan yang satu lagi merupakan ground pin.

Seven Segment tersusun atas tujuh LED yang tersusun membentuk angka delapan yang masukannya diberi nama a, b, c, d, e, f, g dan satu lagi untuk dot atau titik. Satiap segmen terdiri dari satu atau dua LED, salah satu terminal LED dihubungkan menjadi satu sebagai kaki common.

Terdapat dua jenis seven segment, yang pertama adalah common anoda yaitu semua anoda LED di dalam seven segment dihubungkan ke Vcc, maka common anoda ini akan aktif jika diberi logika LOW. Yang kedua dalah common katoda, yaitu semua katoda LED di dalam seven segment dihubungkan ke Ground, maka common katoda ini akan aktif jika diberi logika HIGH.

Tabel kebenaran seven segment tidak sama untuk setiap rangkaian, karena setiap rangkaian memiliki penamaan yang berbeda dan setiap rancangan rangkaian bebas menentukan nama bagiannya masing-masing. Untuk rancangan tampilan seven segment pada gambar 9, tabel kebenarannya dapat dilihat pada tabel 2. Huruf A, B, C, dan D melambangkan angka biner dari dari angka desimal masukan yang ada pada kolom paling kiri tabel, yaitu A digit paling kiri dan D digit paling kanan. Sedangkan huruf a, b, c, d, e, f, g pada tabel melambangkan bagian yang dapat menyala sesuai gambar 9 agar terbentuk angka desimal yang sesuai dengan kolom paling kiri.

Selanjutnya ketika sudah ada tabel kebenarannya, dapat dibuat rangkaian logika yang sesuai dengan input dan ouput yang diinginkan untuk seven segment. Untuk membuat rangkaian logikanya, setiap bagian pada seven segment seperti a, b, c, d, e, f, dan g untuk rancangan tampilan pada gambar 9 akan memiliki output sendiri-sendiri dengan inputan yang sama, yaitu angka desimal yang berupa empat digit yang direpresentasikan oleh A, B, C, dan D.

Namun untuk mempermudah pembuatan rangkaian logika dan agar rangkaian logika yang dibuat merupakan rangkaian yang efektif, yaitu penggunaan gerbang logika sesedikit mungkin, maka tabel kebenaran yang ada perlu disederhanakan. Teknik penyederhanaan tabel kebenaran yang sangat umum dipakai yaitu menggunakan Peta Karnough. Dengan Peta Karnough, masing-masing bagian pada seven segment akan disederhanakan. Penyederhanaan dengan Peta Karnough membuat gerbang logika yang digunakan akan lebih tidak rumit daripada sebelum disederhanakan sehingga hasilnya lebih efektif. Hasil yang lebih efektif juga membuat saat diimplementasikan dalam bentuk rangkaian yang nyata proses kerja dari rangkaiannya membutuhkan waktu yang lebih sedikit karena tidak perlu terlalu banyak melakukan perhitungan.

Setiap Peta Karnough di atas merepresentasikan masingmasing bagian pada seven segment. Dapat dilihat, bahwa setiap bagian pada desain tampilan seven segment berbeda-beda karena setiap angka, bagian yang menyala pun berbeda. Hasil dari Peta Karnough di atas merupakan hasil persamaan aljabar boolean yang sudah disederhanakan. Untuk setiap bagian yang telah ditentukan persamaan aljabar booleannya dan telah disederhanakan dengan Peta Karnough, maka ada persamaan yang dapat dimplementasikan menjadi rangkaian gabungan gerbang-gerbang logika.

Sumber :

https://medium.com/@ifan.ramadhanzaki/termometer-digital-dengan-arduino-656abc4efc41

http://eprints.polsri.ac.id/4015/3/BAB%20II.pdf

https://informatika.stei.itb.ac.id/~rinaldi.munir/Matdis/2018-2019/Makalah/Makalah-Matdis-2018-120.pdf

http://blog.ub.ac.id/mudengvicky/2013/01/11/termometer-digital-tanpa-mikrokontroller/

https://kunoblog.com/common-anoda-dan-katoda/