MODUL 4 KONTROL LAMPU JALAN

 

MODUL 4 SISTEM DIGITAL

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Percobaan

Percobaan ...

1. a) Prosedur
2. b) Hardware
3. c) Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja
4. d) Flowchart
5. e) Video Demo
6. f) Download File

MODUL 4

KONTROL LAMPU JALAN

 1. Pendahuluan[Kembali]  

Perkembangan teknologi elektronika modern telah memberikan berbagai kemudahan dalam kehidupan manusia, salah satunya pada sistem penerangan jalan. Sistem kontrol lampu jalan otomatis dirancang untuk mengoptimalkan penggunaan energi listrik dengan menghidupkan lampu hanya pada saat diperlukan, misalnya ketika kondisi lingkungan mulai gelap dan terdapat aktivitas manusia atau kendaraan. Oleh karena itu, diperlukan suatu rangkaian otomatis yang mampu mendeteksi intensitas cahaya dan keberadaan gerakan di sekitar area tertentu.

Pada proyek ini, sistem kontrol lampu jalan otomatis menggunakan kombinasi beberapa sensor dan komponen logika untuk mengatur proses kerja secara efisien. Sensor LDR (Light Dependent Resistor) berfungsi sebagai pendeteksi tingkat kecerahan lingkungan. Saat cahaya lingkungan berkurang (malam hari), resistansi LDR meningkat sehingga memberikan sinyal bahwa kondisi sedang gelap. Sinyal ini kemudian diteruskan ke komparator LM339 yang membandingkan tegangan dari LDR dengan referensi dari potensiometer 10 kΩ. Hasil keluaran komparator akan menjadi logika masukan bagi gerbang logika AND, yang memastikan bahwa proses selanjutnya hanya berjalan jika lingkungan benar-benar gelap.

Selanjutnya, sistem juga dilengkapi dengan sensor PIR (Passive Infrared) yang berfungsi mendeteksi adanya pergerakan manusia atau kendaraan. Ketika PIR mendeteksi gerakan, sinyalnya dikombinasikan dengan keluaran dari LDR melalui gerbang AND, sehingga lampu hanya akan menyala jika kedua kondisi terpenuhi, yaitu malam hari dan ada pergerakan di sekitar area tersebut. Sinyal hasil keluaran gerbang logika diteruskan ke gerbang OR, yang juga menerima input dari push button manual sebagai mode override (pengendalian langsung oleh pengguna).

Sinyal akhir kemudian mengaktifkan transistor NPN 2N2222 yang bekerja sebagai saklar elektronik untuk menyalakan lampu LED sebagai indikator lampu jalan. Selain itu, sistem ini juga dilengkapi dengan IC 4026 yang berfungsi sebagai counter dan driver 7-segment display. IC ini menghitung jumlah kali lampu aktif (misalnya jumlah kendaraan atau aktivitas yang terdeteksi), dan hasil perhitungannya ditampilkan melalui display 7-segment dua digit hingga mencapai angka 99, sebelum akhirnya direset ulang secara otomatis.

Dengan adanya sistem kontrol lampu jalan otomatis ini, penggunaan energi listrik dapat dihemat karena lampu hanya menyala pada kondisi yang diperlukan. Selain itu, sistem ini memberikan fungsi tambahan berupa monitoring jumlah aktivitas melalui tampilan angka pada 7-segment, yang dapat digunakan sebagai data pendukung dalam sistem pemantauan lalu lintas atau keamanan lingkungan.

2. Tujuan[Kembali]    

1.Menerapkan konsep dasar gerbang logika dan IC digital dalam sistem kontrol otomatis.

2. Untuk merancang dan membuat sistem lampu jalan yang dapat menyala secara otomatis saat kondisi gelap dan hanya aktif saat ada pergerakan di sekitarnya.

3.Untuk menghemat energi listrik dengan cara mengoptimalkan waktu nyala lampu berdasarkan kondisi lingkungan.

4.Untuk memahami cara kerja dan integrasi antara sensor LDR, PIR, IC 4026, transistor, dan 7-segment display dalam satu sistem otomatis.

5.Untuk menampilkan jumlah aktivitas atau deteksi gerakan melalui 7-segment display sebagai bentuk monitoring sederhana.                                                          

3. Alat dan Bahan[Kembali]

Alat :

1. Voltmeter

DC Voltmeter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur besar tengangan pada suatu komponen. Cara pemakaiannya adalah dengan memparalelkan kaki2 Voltmeter dengan komponen yang akan diuji tegangannya.

 

 

Berikut adalah Spesifikasi dan keterangan Probe DC Volemeter

2. Ampermeter

Ampermeter adalah alat ukur listrik yang digunakan untuk mengukur besar arus listrik (I) yang mengalir pada suatu rangkaian. Satuan yang digunakan adalah Ampere (A), sesuai dengan hukum Ohm dan konsep dasar arus listrik.

Agar pembacaan akurat, ampermeter harus disusun secara seri dengan beban sehingga seluruh arus yang mengalir ke beban juga melewati ampermeter.

Spesifikasi:

Fungsi utama	Mengukur kuat arus listrik dalam satuan Ampere (A).
Jenis arus yang diukur	Arus searah (DC) dan arus bolak-balik (AC) — tergantung tipe alat.
Skala pengukuran	Umumnya dari µA (mikroampere), mA (miliampere), hingga A (ampere). Misalnya: 0–1 A, 0–5 A, 0–10 A, dll.
Tegangan jatuh (burden voltage)	Harus kecil (biasanya < 0,2 V) agar tidak mengganggu rangkaian.
Tahanan dalam (internal resistance)	Sangat kecil (mendekati nol), umumnya beberapa mΩ (mili-ohm) sampai beberapa Ω tergantung jenisnya.
Tingkat ketelitian (accuracy class)	Umumnya antara ±0,5% hingga ±2% dari pembacaan penuh skala (full scale).
Jenis tampilan	Analog (jarum) atau digital (tampilan LCD/LED).
Sumber daya (untuk digital)	Biasanya menggunakan baterai 9 V atau catu daya eksternal 5–12 V DC.
Kisaran suhu operasi	Biasanya 0 °C – 50 °C (tergantung merek dan tipe).
Frekuensi kerja (untuk AC meter)	45 Hz – 65 Hz (standar daya listrik AC).

3. Lem Tembak

Bahan :

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

1. Sensor Pyroelectric: Inti dari sensor PIR yang bertanggung jawab untuk mendeteksi perubahan radiasi inframerah.
2. Lensa Fresnel: Lensa ini membantu memfokuskan radiasi inframerah pada sensor pyroelectric.
3. 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. Resistor

Resistor adalah komponen Elektronika Pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika (V=I R). 

Jenis Resistor yang digunakan disini adalah Fixed Resistor, dimana merupakan resistor dengan nilai tetap terdiri dari film tipis karbon yang diendapkan subtrat isolator kemudian dipotong berbentuk spiral. Keuntungan jenis fixed resistor ini dapat menghasilkan resistor dengan toleransi yang lebih rendah.

Cara menghitung nilai resistor:

Tabel warna

Contoh :

Gelang ke 1 : Coklat = 1

Gelang ke 2 : Hitam = 0

Gelang ke 3 : Hijau   = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105

Gelang ke 4 : Perak  = Toleransi 10%

Maka nilai resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.

Spesifikasi

4. IC 4026

                                                                             

Pin Out :

Spesifikasi :

Absolute  maximum ratings

5. Transistor NPN 2n2222

Pin Out :

Spesifikasi :

6. IC 7408 ( Gerbang And)

Pin Out :

Pin 14 → VCC (tegangan catu +5V)

Pin 7 → GND (0 V)

Pin 1 & 2 → Input A & B dari Gate 1; Pin 3 → Output Y dari Gate 1

Pin 4 & 5 → Input A & B dari Gate 2; Pin 6 → Output Y dari Gate 2

Pin 10 & 9 → Input A & B dari Gate 3; Pin 8 → Output Y dari Gate 3 

Pin 13 & 12 → Input A & B dari Gate 4; Pin 11 → Output Y dari Gate 4 

Spesifikasi:

Tegangan catu (VCC) yang direkomendasikan: 4,75 V hingga 5,25 V (standar ≈ +5 V) 

Tegangan catu absolut maksimum: ±7 V (jangan digunakan terus-menerus pada batas ini) 

Tegangan input untuk logika HIGH (VIH): minimum ~2 V

Tegangan input untuk logika LOW (VIL): maksimum ~0,8 V 

Arus output ketika output LOW (IOL): ~16 mA (maks) 

Arus output ketika output HIGH (IOH): ~-0,8 mA (maks)

Waktu propagasi (delay) dari input ke output: misalnya ~10-30 ns tergantung kondisi dan varian.

Rentang suhu operasi untuk tipe DM7408: 0 °C hingga +70 °C; untuk varian DM5408: -55 °C hingga +125 °C

7. IC 7408 (Gerbang OR)

Pinout:
                                                                      

Spesifikasi:

Prinsip Kerja:
IC 7408 berisi empat dan gerbang, masing -masing menerima dua sinyal input.Setiap gerbang melakukan dasar dan operasi, artinya jika kedua input tinggi (level logika 1), output tinggi (1).Jika ada input rendah (logika 0), outputnya rendah.Berdasarkan prinsip-prinsip TTL (logika transistor-transistor), IC 7408 menghasilkan output untuk setiap gerbang, yang ditransmisikan melalui pin output masing-masing.Oleh karena itu, IC 7408, yang dikenal karena empat input dan gerbangnya, banyak digunakan dalam berbagai aplikasi elektronik karena keserbagunaan dan keandalannya.

8. IC LM339N

LM399N adalah sebuah precision voltage reference (referensi tegangan presisi) dengan zener termostabil atau heater internal yang menjamin kestabilan tegangan terhadap variasi suhu dan waktu

Komparator tegangan adalah salah satu jenis sirkuit terpadu ( IC) yang terutama digunakan untuk membandingkan dua tegangan atau arus pada dua masukan komparator . Fungsi utama IC ini adalah komparator memiliki dua masukan yang membandingkan kedua masukan tersebut, kemudian menghasilkan keluaran diferensial seperti sinyal tingkat tinggi atau sinyal tingkat rendah.

 

 PinOut:

                                                  

• Pin1 (OUT): Ini adalah pin keluaran dari pembanding pertama.
• Pin2 (OUT): Ini adalah pin keluaran dari pembanding kedua.
• Pin3 (VCC): Ini adalah catu daya komparator.
• Pin4 (IN-): Ini adalah pin input negatif dari pembanding kedua.
• Pin5 (IN+): Ini adalah pin input positif dari pembanding kedua.
• Pin6: (IN-): Ini adalah input negatif dari pembanding pertama.
• Pin7: (IN+): Ini adalah pin positif dari pembanding pertama.
• Pin8: (IN-): Ini adalah pin negatif dari pembanding ketiga.
• Pin9: (IN+): Ini adalah pin e positif dari pembanding ketiga.
• Pin810: (IN-): Ini adalah pin negatif dari pembanding keempat.
• Pin11: (IN+): Ini adalah pin input positif dari pembanding keempat.
• Pin12: (GND): Ini adalah pin ground
• Pin13: (OUT): Ini adalah pin keluaran dari komparator keempat.
• Pin8: (OUT): Ini adalah pin keluaran dari komparator ketiga.

Spesifikasi:

• Nilai tegangan suplai tunggal yang lebar berkisar dari +3 Volt hingga 36 Volt.
• Arus suplai rendah adalah 1,1 mA
• Arus offset input rendah adalah 5 nA
• Arus bias input rendah adalah 25 nA
• Tegangan saturasi keluaran rendah adalah 250 mW
• Tegangan offset input rendah adalah 1mV
• Output yang cocok TTL, MOS, CMOS

 

10. Power Adepter

Spesifikasi :

Tegangan keluaran (Output Voltage): 5 Volt DC

Arus keluaran (Output Current): 1 A – 2 A (umumnya 1000 mA – 2000 mA)

Tegangan masukan (Input Voltage): 100 – 240 Volt AC, 50/60 Hz

Daya keluaran (Output Power): ±5 – 10 Watt

Jenis konektor: Port USB tipe A atau kabel tetap (micro USB / USB Type-C)

Polaritas output: Positif di bagian dalam konektor, negatif di bagian luar (standar DC)

Efisiensi: ≥ 80%

Perlindungan: Overload, overvoltage, dan short circuit protection

11. Potensiometer 10k

    Resistansi dalam suatu rangkaian dapat diatur antara 0 ohm dan 10.000 ohm (10K ohm) menggunakan resistor variabel jenis ini. Selain tiga terminalnya (dua ujung tetap dan sebuah wiper), komponen ini juga memiliki dua terminal tetap. Dengan wiper, pengguna dapat mengontrol tegangan atau arus dalam rangkaian secara presisi dengan memutar atau menggeser porosnya. Rangkaian penyetelan radio, kontrol volume audio, dan ambang batas sensor menggunakan potensiometer karena kemampuan kontrolnya yang dapat diatur.

Spesifikasi :

• Resistansi: 10.000 ohm (10KΩ)

• Toleransi: Biasanya ±10% (bervariasi tergantung produsen dan model)

• Peringkat Daya: Umumnya 0,1W hingga 0,5W (tergantung model spesifik)

• Tegangan Operasi: Hingga 500V DC (bervariasi tergantung model)

• Koefisien Suhu: Biasanya ±100 ppm/°C

 

12. Bread Board 

13. Sevent Segment

Pin Out :

14. Triplex

15.LED

     

                                                                    







                                            
16.Push Button
                                                                         

adalah sakelar yang digunakan untuk mengontrol mesin atau perangkat elektronik dengan cara ditekan. Komponen ini bekerja dengan cara menyambung atau memutus aliran listrik, dan tersedia dalam beberapa jenis, seperti sakelar sesaat (momentary) yang kembali ke posisi semula saat dilepas.

 

                                                                                     




17.Usb type C PCB mini adapter 4 pin soket connector female

                                                                    

digunakan untuk menyalurkan daya dari adaptor.

4. Dasar Teori [Kembali]

1.LDR (Light Dependent Resistor) atau fotoresistor adalah salah satu jenis sensor cahaya yang nilai resistansinya berubah sesuai dengan intensitas cahaya yang diterimanya.

• Ketika cahaya terang (siang hari) → resistansi LDR menurun.

• Ketika gelap (malam hari) → resistansi LDR meningkat.

Prinsip kerja LDR didasarkan pada efek fotokonduktivitas — yaitu kemampuan material semikonduktor untuk mengubah resistansi listriknya saat terkena cahaya.

• Saat terkena cahaya:
  Foton dari cahaya memberikan energi kepada elektron di dalam bahan semikonduktor (biasanya kadmium sulfida, CdS), sehingga elektron bebas berpindah dari pita valensi ke pita konduksi.
  Akibatnya, jumlah elektron konduksi meningkat, dan resistansi turun drastis.

• Saat gelap:
  Tidak ada energi foton yang cukup untuk menggerakkan elektron ke pita konduksi, sehingga resistansi menjadi sangat tinggi (puluhan kilo-ohm hingga mega-ohm).

  

  

  
  

PIR Sensor

    PIR (Passive Infrared) Sensor adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi keberadaan objek hidup, khususnya manusia atau hewan, melalui radiasi inframerah yang dipancarkan oleh tubuh. Disebut passive karena sensor ini tidak memancarkan sinyal apapun, melainkan hanya menerima radiasi inframerah dari lingkungan sekitarnya. PIR sensor bekerja berdasarkan perubahan tingkat radiasi inframerah yang diterimanya. Di dalam sensor terdapat dua elemen material piroelektrik yang sensitif terhadap radiasi panas. Ketika tidak ada pergerakan, jumlah radiasi inframerah yang diterima kedua elemen tersebut relatif sama sehingga tidak menghasilkan perubahan sinyal pada output. Namun, ketika ada objek bergerak yang memancarkan panas—misalnya manusia—melewati area deteksi, terjadi perbedaan jumlah radiasi yang diterima antara kedua elemen piroelektrik tersebut, dan perubahan inilah yang kemudian diubah menjadi sinyal listrik.

    PIR sensor biasanya dilengkapi dengan lensa Fresnel yang berfungsi memfokuskan radiasi inframerah dari area yang lebih luas ke sensor sehingga meningkatkan sensitivitas deteksi. Sinyal kecil hasil perbedaan radiasi kemudian diperkuat oleh rangkaian penguat internal dan diproses sehingga menghasilkan output digital, yaitu HIGH (aktif) ketika ada gerakan terdeteksi dan LOW (tidak aktif) ketika tidak ada gerakan. Selain itu, sebagian modul PIR dilengkapi dengan pengaturan sensitivitas (jarak deteksi) dan waktu tunda (delay time), sehingga pengguna dapat menyesuaikan dalam aplikasi tertentu.

    Dengan prinsip kerja tersebut, PIR sensor banyak digunakan pada sistem keamanan, otomatisasi lampu, alarm pencuri, sistem smart home, serta aplikasi kontrol otomatis lainnya. Dalam sistem kontrol lampu jalan misalnya, PIR dapat digunakan untuk menyalakan lampu hanya ketika ada pergerakan manusia atau kendaraan yang terdeteksi di area tersebut, sehingga lebih efisien dalam konsumsi energi.

        

                                   





                      
 

Resistor

Resistor adalah komponen Elektronika Pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika (V=I R). 

Jenis Resistor yang digunakan disini adalah Fixed Resistor, dimana merupakan resistor dengan nilai tetap terdiri dari film tipis karbon yang diendapkan subtrat isolator kemudian dipotong berbentuk spiral. Keuntungan jenis fixed resistor ini dapat menghasilkan resistor dengan toleransi yang lebih rendah.

Cara menghitung nilai resistor:

Tabel warna

Contoh :

Gelang ke 1 : Coklat = 1

Gelang ke 2 : Hitam = 0

Gelang ke 3 : Hijau   = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105

Gelang ke 4 : Perak  = Toleransi 10%

Maka nilai resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.

Transistor

Transistor NPN adalah salah satu jenis transistor Bipolar Junction Transistor (BJT) yang terdiri dari tiga lapisan semikonduktor — yaitu N, P, dan N. Transistor ini memiliki tiga terminal utama, yaitu:

• Basis (B) – terminal pengendali,

• Emitor (E) – terminal pengeluar arus,

• Kolektor (C) – terminal penerima arus.

Transistor NPN berfungsi sebagai penguat (amplifier) maupun saklar (switch) dalam rangkaian elektronik.
Dalam sistem kontrol otomatis seperti penyiraman tanaman, transistor sering digunakan sebagai driver untuk mengendalikan pompa air, relay, atau LED berdasarkan sinyal dari sensor.

Transistor NPN tersusun dari dua lapisan semikonduktor tipe N yang dipisahkan oleh satu lapisan P (sebagai basis).
Arah panah pada simbol transistor NPN menunjukkan aliran arus dari emitor ke luar (arah arus konvensional).

Transistor NPN bekerja berdasarkan arus kecil di basis (IB) yang mengontrol arus besar antara kolektor dan emitor (IC).

Transistor adalah komponen semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, di mana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya.

    Transistor Bipolar adalah salah satu jenis transistor yang terbentuk dari 2 dioda sehingga memiliki polaritas atau sisi positif dan sisi negatif. Biasanya transistor Bipolar atau disebut dengan BJT (Basis Junction Transistor) memiliki 2 jenis, diantaranya yaitu Transistor PNP dan Transistor NPN. Transistor ini memiliki 3 polaritas yang biasa disebut B (Basis), E (Emiter), C (Collector). Basis berfungsi sebagai base atau tempat berkumpulnya kumpulan aliran arus yang masuk ke transistor, Emiter dan Collector sebagai aliran arus masuk dan keluar.

Lambang Transistor BJT

Sudah jelas seperti gambar di atas bahwa transistor PNP memiliki simbol yang arah panahnya masuk dan sebaliknya untuk NPN arah panah dari emiter mengarah keluar.

Bentuk aliran arus pada sebuah transistor dapat dirumuskan dengan hukum KCL ( Kirchoff Current Law) Atau hukum Kirchoff I, yang dirumuskan sebagai berikut.

Ie = Ic + Ib  

Keterangan : 
Ie = Arus Emitter
Ic = Arus Collector
Ib = Arus Basis

Pada Transistor BJT nilai arus Ib relatif sangat kecil terhadap Ic, maka Ib ini dapat diabaikan. Sehingga persamaan diatas bisa berubah menjadi

Ie = Ic

Keterangan :
Ie = Arus Emitter
Ic = Arus Collector

Karakteristik input merupakan karakteristik dari tegangan base dan emitter (VBE) sebagai fungsi arus base (IB) dengan VCE dalam keadaan konstan. Karakteristik ini merupakan karakteristik dari junction emitter-base dengan forward bias atau sama dengan karakteristik diode pada forward bias. Pada BJT seluruh pembawa muatan akan melewati junction Base-Emittor menuju Collector maka arus pada basis menjadi jauh lebih kecil dari diode P-N dengan adanya faktor hfe. Penambahan nilai VCE megakibatkan arus IB akan berkurang. Arus IB akan mengalir jika tegangan VBE > 0,7 V

Karakteristik output merupakan karakteristik dengan tegangan emitter (VCE) sebagai fungsi arus kolektor (IC) terhadap arus base (IB) yang tetap seperti ditunjukkan pada Gambar 4. Pada saat IB=0, arus IC yang mengalir adalah arus bocor ICB0 (pada umumnya diabaikan), sedangkan pada saat IB ≠ 0 untuk VCE kecil (<< 0,2 V), pembawa muatan di basis tidak efisien dan transistor dikatakan dalam keadaan saturasi dengan IB > IC / hfe . Pada saat VCE diperbesar IC pun naik hingga melewati level tegangan VCE saturasi (0,2 -1 V) hingga transistor bekerja dalam daerah aktif dengan IB = IC / hfe. Pada saat ini kondisi arus IC relatif konstan terhadap variasi tegangan VCE.

Gelombang input dan output transistor

Jenis-jenis transistsor yang digunakan

    1. Fixed Bias

Fixed bias pada transistor BJT adalah metode yang sangat sederhana di mana tegangan basis transistor ditetapkan oleh sumber tegangan eksternal melalui sebuah resistor basis (RB). Konfigurasi dasar rangkaian ini melibatkan tegangan suplai (VCC), resistor kolektor (RC), dan resistor basis yang terhubung ke sumber tegangan bias (VBB). Kelebihan dari metode ini adalah kesederhanaannya, namun kelemahannya adalah stabilitas yang rendah. Fixed bias sangat sensitif terhadap variasi parameter transistor seperti β (gain) dan perubahan suhu, sehingga titik kerja transistor dapat mudah bergeser.

Gambar Rangkaian Fixed Bias

Rumus Untuk Rangkaian Fixed Bias

    2. Self Bias

Self bias meningkatkan stabilitas dengan menambahkan resistor emitor (RE) yang memberikan umpan balik negatif. Dalam konfigurasi self bias, tegangan basis diatur melalui resistor basis (RB) dan tegangan pada emitor yang dikendalikan oleh arus emitor (IE) yang mengalir melalui RE. Ini membantu menstabilkan arus kolektor (IC) karena perubahan dalam arus kolektor akan mempengaruhi tegangan emitor dan, pada gilirannya, menyesuaikan tegangan basis-emitor (VBE). Metode ini menawarkan stabilitas yang lebih baik dibandingkan fixed bias, tetapi masih relatif sederhana.

Gambar Rangkaian Self Bias

Rumus untuk Rangkaian Self Bias

    3. Emitter Bias

Emitter bias menggabungkan pembagi tegangan untuk basis dan resistor emitor untuk mencapai stabilitas yang lebih tinggi. Konfigurasi ini melibatkan dua resistor pembagi tegangan (RB1 dan RB2) yang menetapkan tegangan basis, serta resistor emitor (RE) yang menyediakan umpan balik negatif. Pembagi tegangan memastikan tegangan basis tetap stabil meskipun ada perubahan dalam tegangan suplai atau parameter transistor. Sementara itu, resistor emitor menambah stabilitas termal dengan mengurangi efek perubahan suhu pada arus kolektor. Emitter bias adalah metode yang sangat stabil dan cocok untuk aplikasi yang memerlukan titik kerja yang sangat stabil.

Gambar Rangkaian Emitter Bias

Rumus untuk Rangkaian Emitter Bias

 Detektor non inverting Vref= +

Rangkaian detektor inverting dengan tegangan input Vi berupa gelombang segitiga dan tegangan referensi Vref > 0 Volt adalah seperti gambar 69

Dengan menggunakan persamaan (1) maka Vi = V2 dan Vref = V1 sehingga bentuk gelombang tegangan output Vo ( .( ) 1 2 (max) Vo  AOL V V ) yang dihasilkan adalah seperti gambar 70

Gambar 70 Bentuk gelombang input dan gelombang output Adapun kurva karakteristik Input-Ouput (I-O) adalah seperti gambar 71. Dengan Vi > Vref maka Vo = -Vsat dan sebaliknya bila Vi < Vref maka Vo = +Vsat.

 

2. Detektor Non Inverting dengan vref =+

Rangkaian detektor non inverting dengan tegangan input Vi berupa gelombang segitiga dan tegangan referensi Vref > 0 Volt adalah seperti gambar 78

Gambar 78 Rangkaian detektor non inverting Dengan menggunakan persamaan (1) maka Vi = V1 dan +Vref = V2 sehingga bentuk gelombang tegangan output Vo ( .( ) 1 2 (max) Vo  Vsat  AOL V V ) yang dihasilkan dengan simulasi multisim adalah seperti 

Detektor Inverting

 

 Komparator,LM 339N

    LM339 adalah komparator tegangan (voltage comparator) yang terdiri dari empat komparator independen dalam satu IC (quad comparator). Komparator berfungsi untuk membandingkan dua sinyal tegangan dan menghasilkan keluaran berupa logika digital HIGH atau LOW sesuai hasil perbandingan.
Komparator berfungsi membandingkan dua sinyal tegangan, yaitu input non-inverting (+) dan input inverting (−), kemudian menghasilkan keluaran berupa sinyal logika digital sesuai hasil perbandingan. Apabila tegangan pada input non-inverting lebih besar daripada input inverting (V+ > V−), maka output komparator akan berada pada kondisi HIGH (logika 1). Sebaliknya, jika tegangan pada input non-inverting lebih kecil daripada input inverting (V+ < V−), output akan berada pada kondisi LOW (logika 0). LM339 bekerja pada rentang tegangan suplai yang cukup luas, yaitu antara 2V hingga 36V, sehingga cocok digunakan pada berbagai aplikasi elektronika.

    Salah satu karakteristik penting LM339 adalah jenis output-nya yang bersifat open-collector, sehingga tidak dapat menghasilkan level tegangan HIGH secara langsung tanpa bantuan resistor pull-up. Dengan kata lain, output LM339 hanya mampu menarik tegangan ke level LOW, sehingga diperlukan resistor pull-up yang dihubungkan ke VCC agar output dapat mencapai logika HIGH. Selain itu, LM339 merupakan IC komparator dengan konsumsi daya rendah dan mampu beroperasi pada sistem logika TTL maupun CMOS, sehingga umum digunakan dalam rangkaian kontrol otomatis, sensor, dan sistem digital.Dalam aplikasi kontrol lampu jalan otomatis, LM339 sering digunakan untuk mendeteksi perubahan intensitas cahaya menggunakan sensor LDR. Tegangan dari LDR dan pembagi tegangan dibandingkan dengan tegangan referensi dari potensiometer

Gerbang And

	Gambar Rangkaian Dasar dan Simbol Gerbang AN
Tabel Kebenaran Gerbang AND

A	B	Y
0	0	0
0	1	0
1	0	0
1	1	1

 Gerbang AND merupakan gerbang logika yang menggunakan operasi perkalian. Bisa dilihat pada tabel diatas bahwa keluaran akan bernilai 1 jika semua nilai input adalah 1, dan jika salah satu atau lebih input ada yang bernilai nol maka output akan bernilai nol.

Gerbang OR

Gerbang OR adalah gerbang logika yang mengambil dua atau lebih masukan dan menghasilkan keluaran yang tinggi (ON atau 1) jika salah satu masukannya tinggi

A	B	X
0	0	0
1	0	1
0	1	1
	1	1

IC 4026

    IC 4026 merupakan sebuah IC counter dan decoder display 7-segmen yang banyak digunakan dalam rangkaian digital untuk menampilkan angka pada display seven segment. IC ini berfungsi sebagai pencacah (counter) yang menghitung pulsa (clock) dan secara langsung mengubah hasil hitungan tersebut menjadi keluaran BCD (Binary Coded Decimal) yang telah terdekode untuk menyalakan segmen-segmen pada tampilan 7-segmen tipe Common Cathode. Dengan demikian, penggunaan IC 4026 memudahkan perancangan sistem penghitung digital tanpa memerlukan dekoder tambahan, karena IC ini sudah memiliki decoder internal untuk display 7-segmen.
    4026 akan menambah nilai hitungan setiap kali menerima sinyal clock pada pin CLK. Output akan berubah mulai dari angka 0 hingga 9 pada display 7-segmen. Setelah mencapai angka 9, IC ini kembali ke angka 0 pada pulsa berikutnya. Selain itu, IC 4026 dilengkapi beberapa pin kontrol seperti Display Enable (DE) untuk mengaktifkan atau menonaktifkan tampilan, Clock Inhibit (INH) untuk menghentikan proses pencacahan tanpa mengubah nilai yang tersimpan, serta Master Reset (MR) yang digunakan untuk mereset hitungan kembali ke angka 0. IC ini juga memiliki pin Carry Out (CO) yang memungkinkan penggabungan beberapa IC 4026 secara berantai untuk menampilkan hitungan lebih dari satu digit, misalnya dua digit atau lebih.

 

    IC 4026 terdiri dari penghitung dekade Johnson 5-tahap dan dekoder keluaran yang mengubah kode Johnson menjadi keluaran dekode 7-segmen untuk menggerakkan tampilan numerik 7-segmen tunggal. Perangkat ini menawarkan keunggulan signifikan dalam aplikasi tampilan yang mengutamakan disipasi daya rendah dan/atau jumlah paket rendah.Kedua sisi IC 4026 memiliki masukan umum, termasuk CLOCK, RESET, dan CLOCK INHIBIT, sementara keluaran umum mencakup CARRY OUT dan tujuh keluaran yang didekodekan (a, b, c, d, e, f, g). CD4026 juga dilengkapi masukan dan keluaran tambahan, seperti masukan DISPLAY ENABLE dan keluaran DISPLAY ENABLE serta keluaran "C-SEGMENT" UNGATED.

    Ketika sinyal RESET tinggi diterapkan, penghitung dekade direset ke hitungan nol. Penghitung maju satu hitungan pada transisi positif sinyal clock, asalkan sinyal CLOCK INHIBIT rendah. Kemajuan penghitung melalui jalur clock terhambat ketika sinyal CLOCK INHIBIT tinggi.Sinyal CLOCK INHIBIT dapat berfungsi sebagai clock tepi negatif ketika garis clock dipertahankan tinggi. Penghitung JOHNSON memiliki gerbang anti-lock, yang memastikan urutan penghitungan yang tepat.Sinyal CARRY-OUT (Cout) menyelesaikan satu siklus setiap sepuluh siklus CLOCK INPUT, dan digunakan untuk mencatat waktu dekade berikutnya secara langsung dalam rantai penghitungan multi-dekade.Tujuh keluaran yang didekodekan (a, b, c, d, e, f, g) mengaktifkan segmen yang sesuai dalam perangkat tampilan tujuh segmen yang digunakan untuk merepresentasikan angka desimal 0 hingga 9. Keluaran CD4026 hanya diaktifkan saat DISPLAY ENABLE IN tinggi.Tipe seri IC 4026 tersedia dalam bentuk paket plastik dual-in-line 16-kabel (akhiran E), paket small-outline 16-kabel (akhiran NSR), dan paket small-outline thin shrink 16-kabel (akhiran PW dan PWR).

Timing Diagram

IC CD4026 adalah CMOS Decade Counter yang menghitung dari 0 hingga 9 (10 keadaan logika) dan langsung menampilkan hasil hitungan ke 7-segmen display melalui decoder BCD to 7-segment internal.

IC ini termasuk dalam keluarga 4000 series CMOS, dan sangat populer digunakan dalam rangkaian penghitung (counter) seperti:

• Penghitung digital,
• Stopwatch,
• Timer digital,
• Penghitung langkah,
• Display penghitung frekuensi, dan sebagainya.

Fungsi utamanya ada dua, yaitu:

 Sebagai penghitung (Counter):

1. Menghitung pulsa input dari 0 sampai 9 (modulus 10 / decade counter).
2. Sebagai decoder BCD ke 7-segmen:
   Mengubah keluaran hitungan BCD menjadi sinyal yang bisa langsung menyalakan 7-segment display (common cathode).

Prinsip kerjanya cukup sederhana:

1. Setiap pulsa yang diberikan ke pin Clock (pin 1) menyebabkan IC menghitung satu langkah naik.
• Pulsa pertama → menampilkan angka 1
• Pulsa kedua → menampilkan angka 2
• ... hingga angka 9, lalu kembali ke 0.
2. Output dari hitungan dikonversi otomatis ke sinyal untuk 7-segment (A–G).
3. Pin Reset (15) dapat digunakan untuk mengembalikan tampilan ke 0 kapan saja.
4. Pin Carry Out (14) akan mengeluarkan satu pulsa setelah IC mencapai 9 → digunakan untuk menghubungkan ke IC 4026 berikutnya (untuk dua digit atau lebih).

    

Sevent Segment 

Seven segment merupakan bagian-bagian yang digunakan untuk menampilkan angka atau bilangan decimal. Seven segment tersebut terbagi menjadi 7 batang LED yang disusun membentuk angka 8 dengan menggunakan huruf a-f yang disebut DOT MATRIKS. Setiap segment ini terdiri dari 1 atau 2 LED (Light Emitting Dioda). Seven segment bisa menunjukan angka-angka desimal serta beberapa bentuk tertentu melalui gabungan aktif atau tidaknya LED penyususnan dalam seven segment.

Supaya memudahkan penggunaannnya biasanya memakai sebuah sebuah seven segment driver yang akan mengatur aktif atau tidaknya led-led dalam seven segment sesuai dengan inputan biner yang diberikan. Bentuk tampilan modern disusun sebagai metode 7 bagian atau dot matriks. Jenis tersebut sama dengan namanya, menggunakan sistem tujuh batang led yang dilapis membentuk angka 8 seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas. Huruf yang dilihatkan dalam gambar itu ditetapkan untuk menandai bagian-bagian tersebut.

Dengan menyalakan beberapa segmen yang sesuai, akan dapat diperagakan digit-digit dari 0 sampai 9, dan juga bentuk huruf A sampai F (dimodifikasi). Sinyal input dari switches tidak dapat langsung dikirimkan ke peraga 7 bagian, sehingga harus menggunakan decoder BCD (Binary Code Decimal) ke 7 segmen sebagai antar muka. Decoder tersebut terbentuk  dari pintu-pintu akal yang masukannya berbetuk digit BCD dan keluarannya berupa saluran-saluran untuk mengemudikan tampilan 7 segmen.

                                             

Tabel Pengaktifan Seven Segment Display

                                              

5. Percobaan [Kembali]

Langkah - Langkah Percobaan :

A. Persiapan dan Perakitan Rangkaian

1.Siapkan komponen yang diperlukan, antara lain: sensor LDR, sensor PIR, IC LM339 sebagai komparator, IC gerbang logika AND & OR, IC 4026, seven segment common cathode, transistor 2N2222, resistor, potensiometer, serta LED sebagai simulasi lampu jalan.

2. Rangkai sensor LDR pada rangkaian pembagi tegangan dengan potensiometer untuk menghasilkan sinyal analog yang mewakili kondisi terang dan gelap.
3.Hubungkan keluaran pembagi tegangan ke salah satu input komparator LM339, dan atur nilai referensi pada input lainnya melalui potensiometer. 

B.Pengujian Sensor LDR dan Komparator (Deteksi Siang/Malam)

   1. Amati output LM339. Pastikan saat gelap output berubah menjadi logika HIGH dan saat terang output menjadi logika LOW (dibantu resistor pull-up).

    Pastikan sinyal output komparator dapat digunakan sebagai input logika pada gerbang berikutnya.
  2.  Pengujian Sensor PIR (Deteksi Gerakan)


  C.  Lakukan uji deteksi gerakan dengan berjalan di depan sensor PIR, dan amati perubahan logika output (HIGH saat ada gerakan, LOW saat tidak ada gerakan).

1.Hubungkan modul PIR ke catu daya 5V sesuai spesifikasi dan sambungkan output PIR ke gerbang logika AND.

2.Lakukan uji deteksi gerakan dengan berjalan di depan sensor PIR, dan amati perubahan logika output (HIGH saat ada gerakan, LOW saat tidak ada gerakan).

3.Sesuaikan sensitivitas dan waktu tunda jika modul PIR menyediakan pengaturan.

D.Perancangan Logika Kontrol Lampu
1.Hubungkan output sensor LDR dan PIR ke rangkaian gerbang logika AND, sehingga lampu hanya aktif ketika kondisi gelap AND ada gerakan.

2.Tambahkan gerbang logika OR jika terdapat mode tambahan seperti mode manual atau mode otomatis, sehingga lampu bisa tetap menyala bila salah satu kondisi terpenuhi.

3. Uji setiap kondisi logika untuk memastikan kombinasi sinyal AND dan OR berfungsi sesuai tabel kebenaran yang direncanakan.

E.Pengaturan Output Driver Lampu
1.Hubungkan output logika ke basis transistor 2N2222 melalui resistor pembatas untuk mengaktifkan LED sebagai simulasi lampu jalan.
2.Pastikan transistor bekerja sebagai saklar: ketika basis menerima sinyal HIGH, transistor mengalirkan arus sehingga LED menyala; saat basis LOW, LED padam.

3.Lakukan pengujian untuk memastikan tidak ada panas atau kerusakan komponen akibat arus berlebihan.

 F.  Perakitan dan Pengujian Counter 4026 + Seven Segment
1.  Hubungkan IC 4026 dengan seven segment display common cathode untuk menampilkan angka hasil hitungan.

2. Sambungkan sinyal dari output logika (saat lampu menyala) ke pin clock IC 4026 agar setiap kali lampu menyala, counter menambah satu hitungan. Jika diperlukan dua digit tampilan, hubungkan pin Carry Out (CO) dari IC 4026 pertama ke input clock IC 4026 kedua.

3.Nyalakan sistem dan pastikan tampilan seven segment menunjukkan jumlah berapa kali lampu menyala dalam satu hari.

G. Pengujian Keseluruhan Sistem
Integrasikan seluruh rangkaian dan lakukan pengujian sistem secara menyeluruh.

    Uji kondisi:

        Siang hari (LDR terang) → lampu tetap mati meskipun ada gerakan.

        Malam hari (LDR gelap) dan tidak ada gerakan → lampu tetap mati.

        Malam hari + ada gerakan → lampu menyala, counter bertambah.