prosedur Percobaan

 

PROSESDUR PERCOBAAN

Prinsip Kerja Sistem

• Rangkaian ini bekerja dengan menggabungkan dua sistem utama, yaitu pendeteksi skor menggunakan sensor infrared dan pendeteksi asap rokok menggunakan sensor MQ-2, lalu keduanya diolah dengan rangkaian penguat, komparator, logika, dan rangkaian monostable berbasis IC NE555 sebelum akhirnya mengontrol IC counter 4026 untuk menampilkan skor pada seven segment.
  
   Pada bagian pendeteksi asap, sensor MQ-2 menghasilkan tegangan analog yang semakin besar ketika mendeteksi asap; sinyal ini kemudian diperkuat oleh rangkaian penguat operasional LM358 dan diteruskan ke komparator (RV1 sebagai penentu ambang). Ketika asap melebihi batas, komparator mengeluarkan logika HIGH yang masuk ke gerbang NOT (U4) dan mengaktifkan buzzer sebagai indikator sekaligus menghasilkan logika blokir yang menjadi input pada gerbang AND (U5) sehingga skor otomatis dihentikan.
  
  Pada bagian pendeteksi skor, sensor infrared bekerja sebagai pemicu ketika bola melewati pemancar–penerima IR; sinyal digital dari sensor IR dilewatkan ke buffer U2A (LM358) agar sinyal stabil, lalu masuk ke rangkaian monostable NE555 (U6) yang menghasilkan pulsa tunggal bersih (debounced pulse) untuk setiap deteksi bola sehingga counter tidak menghitung dobel. Pulsa keluaran 555 menjadi sinyal clock menuju IC 4026 (U1), yang akan menambah angka pada seven segment setiap kali bola masuk. Gerbang AND (U5) berfungsi sebagai pengaman logika: selama sensor gas tidak mendeteksi asap, sinyal dari infrared diizinkan melewati AND; namun jika asap terdeteksi, AND memblokir pulsa sehingga counter berhenti dan tidak ada skor baru yang masuk. Dengan demikian, seluruh sistem bekerja sebagai kontrol lapangan basket yang dapat menghitung skor secara otomatis menggunakan sensor IR namun akan menghentikan permainan serta mengaktifkan buzzer saat ada asap rokok terdeteksi di area lapangan.

Prosedur Percobaan

Fungsi utama:

1. Sensor infrared (IR module) menghasilkan pulsa saat bola lewat → pulsa ini menjadi sinyal count untuk IC counter (digit satu dan digit puluhan).

2. Sensor gas (MQ-2) mendeteksi asap/rokok → jika terdeteksi, papan skor akan langsung berhenti (menonaktifkan penghitungan/pulse ke counter).

3. Output counter (BCD) di-decode oleh IC 7447 → menampilkan angka pada 7-segment common-anode

1. Daftar komponen utama

• Sensor infrared module (IR obstacle / break beam module) — sebagai detektor bola.

• Sensor gas MQ-2 (modul MQ2 dengan Vcc, GND, AO/DO).

• IC komparator LM358 (untuk membandingkan tegangan output MQ-2 dengan ambang).

• Potensiometer 10 kΩ (untuk set threshold MQ-2).

• IC counter up/down 1 digit (mis. 74LS192 atau 74HC192) — 2 buah untuk dua digit (satuan & puluhan).

• IC BCD→7seg decoder/driver 7447 — 2 buah (untuk tiap digit).

• Seven-segment display common-anode — 2 buah.

• Gerbang logika AND (1 gate) — bisa pakai 74HC08 (AND).

• Gerbang NOT/inverter (jika perlu) — mis. 74HC04 atau gunakan gerbang internal/komparator invert.

• Resistor pull-up 10 kΩ — beberapa buah.

• Resistor seri segmen (220 Ω tiap segmen) jika tidak ada pembatas di 7-seg.

• Resistor beban sensor MQ2 (RL) ~ 10 kΩ (sesuai datasheet modul).

• Kapasitor decoupling 0,1 µF di supply IC.

• Push-button untuk reset/manual clear.

• Breadboard/PCB, kabel jumper, sumber 5V stabil.

2. Blok fungsional dan alur sinyal

1. IR Module → menghasilkan sinyal digital (HIGH/LOW) saat terdeteksi/terganggu → melalui rangkaian debouncing/conditioning → menuju input CLOCK pada IC counter (digit satu).

2. Counter digit satu (U1) — menerima pulse dari IR → menaikkan Q0..Q3 (BCD). Bila overflow dari 9 → gunakan ripple carry / TCU/TCO untuk menaikkan counter puluhan (U2).

3. Outputs Q0..Q3 (U1, U2) → masuk ke IC 7447 (A,B,C,D) → 7447 menggerakkan 7-segment (ingat 7447 output aktif-LOW, gunakan seven-segment common-anode).

4. MQ-2 → keluaran analog (AO) → masuk ke LM358 comparator dengan referensi dari potensiometer → keluaran komparator = GAS_OK (HIGH saat aman, LOW saat asap terdeteksi) — atau sebaliknya tergantung koneksi.

5. GAS_OK dipakai untuk mengontrol jalur clock pulse menuju counter: letakkan sinyal GAS_OK pada salah satu input gerbang AND bersama sinyal pulsa dari IR. Jika GAS_OK = LOW (asap terdeteksi) → output AND = LOW → clock tertahan → skor tidak bertambah.

6. Tombol reset = mem-clear counter (pin CLR/PL pada 74xx192).

3. Koneksi detail & catatan penting

Catatan: aku jelaskan koneksi logis (sinyal). Untuk nomor pin khusus (mis. pin 1,2,3 IC), cek datasheet IC yang kamu gunakan (74LS192 vs 74HC192 punya pinout berbeda sedikit).

A. Power & ground

• Semua IC: Vcc = +5V (stabil), GND = 0V. Pasang decoupling 0.1µF dekat tiap IC.

• MQ-2: Vcc = 5V (perhatikan waktu pemanasan sensor sebelum kalibrasi ~24 jam di beberapa kondisi), RL pada modul diatur sesuai datasheet (biasanya sudah disertakan di modul).

B. IR Module → Clock conditioning

• IR module digital output → resistor pull-up 10k (jika modul open-collector) → masukkan ke rangkaian debouncing (RC sederhana + Schmitt trigger) atau langsung ke gerbang AND jika modul sudah bersih.

• Tambahkan rangkaian monostable (op-amp/555 atau R-C + Schmitt) bila pulsa terlalu bising. Tujuan: hasilkan satu pulsa bersih per bola lewat.

C. Clock gating (mekanisme penghentian)

• IR_pulse AND GAS_OK → hasil = CLOCK_EN.

• CLOCK_EN → masuk ke input CLK counter (UP clock pada 74xx192).

• Kalau GAS_OK LOW (asap terdeteksi), maka CLOCK_EN = LOW → clocks tidak sampai ke counter → penghitungan berhenti.

D. MQ-2 → Comparator (LM358)

• MQ-2 AO → ke pin non-inverting (+) input LM358.

• Potensiometer (10k) sebagai pembagi tegangan ke pin inverting (−) → set threshold.

• Output LM358 = GAS_DETECT (digital).

• Jika output LM358 = HIGH mewakili kondisi aman dan LOW = asap, maka hubungkan output ini ke gerbang AND (sebagai GAS_OK). Jika kebalik, gunakan inverter.

E. Counter → 7447 → 7-segment

• Q0..Q3 dari counter (LSB→MSB) → input A,B,C,D 7447.

• 7447 outputs (a..g) aktif-LOW → sambungkan ke katoda segmen pada seven-segment common-anode melalui resistor 220Ω. (Karena 7447 aktif-LOW, pastikan seven-seg tipe common-anode. Anoda di +5V.)

• Hubungkan RBI / RBO / LT pada 7447 sesuai kebutuhan:

  • LT (lamp test) biasanya tarik HIGH agar normal;

  • RBI/RBO gunakan jika multi-digit untuk blanking leading zero jika diinginkan.

F. Reset / Clear

• Tombol reset ke pin CLR / PL pada counter → saat ditekan, set counter ke 0 (tampilkan 00). Beri pull-up/pull-down sesuai datasheet.

4. Skema logika sederhana (pseudo-wiring)

1. IR_OUT → (debounce) → input1 of AND gate.

2. LM358_OUT (GAS_OK) → input2 of AND gate.

3. AND_OUT → CLK U1 (digit satu).

4. Ripple carry dari U1 → Clock/U/CARRY input U2 (digit puluhan).

5. Q0..Q3 U1 → 7447 digit satu → Seven-seg satu.

6. Q0..Q3 U2 → 7447 digit dua → Seven-seg dua.

7. Reset button → CLR pins of U1 & U2.

5. Langkah perakitan & pengujian (flow)

1. Siapkan catu daya 5V stabil, pasang decoupling.

2. Pasang IC counter & 7447, hubungkan Vcc & GND.

3. Sambungkan Q outputs counter ke input 7447 (per digit). Periksa koneksi logika.

4. Hubungkan anoda seven-seg ke +5V; segmen ke output 7447 via resistor 220Ω. Nyalakan, lakukan tes manual untuk menampilkan angka 0 (atur PL/CLR).

5. Pasang IR module, lakukan simulasi: interrupt/putuskan beam → lihat pulsa ke counter (bisa dengan LED/oscilloscope). Pastikan setiap trigger menaikkan angka 1.

6. Pasang MQ-2 & LM358. Set potensiometer ke posisi rendah (aman), pastikan LM358_OUT = GAS_OK yang mengizinkan clock.

7. Simulasikan asap (argument: dekatkan rokok / sumber asap kecil) — perhatikan LM358_OUT berubah → AND gate memblokir clock → scoreboard berhenti (angka tidak bertambah).

8. Kalibrasi ambang MQ-2 dan debounce IR sampai respons stabil.