MODUL 4 - KONTROL LAMPU JALAN

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

Percobaan ...

1. Pendahuluan [Kembali]

Kemajuan sistem digital telah memberikan dampak besar terhadap perkembangan teknologi dan otomatisasi. Beragam sistem kini dapat beroperasi secara mandiri tanpa perlu campur tangan manusia secara langsung, sehingga meningkatkan efisiensi serta keandalan dalam berbagai bidang. Salah satu contohnya ialah sistem pengendali lampu jalan otomatis yang berfungsi menyalakan lampu pada malam hari sekaligus menghitung jumlah kendaraan yang melintas. Melalui penerapan konsep logika digital seperti gerbang AND, OR, dan NOT, sistem ini mampu memproses sinyal dari sensor cahaya (LDR) dan sensor gerak (PIR) untuk mengatur kondisi nyala lampu serta melakukan pencacahan kendaraan secara real time. Dengan penerapan tersebut, sistem ini tidak hanya menunjukkan cara kerja rangkaian digital kombinasi dan sekuensial, tetapi juga menjadi bukti nyata penerapan teknologi digital dalam kehidupan sehari-hari.

2. Tujuan [Kembali]

Tujuan dari percobaan Modul 4 Sistem Digital ini adalah untuk memahami bagaimana penerapan rangkaian logika digital digunakan dalam sistem otomatis yang dapat menyalakan lampu jalan secara otomatis serta menghitung jumlah kendaraan yang melintas. Melalui kegiatan ini, mahasiswa diharapkan mampu menguasai konsep dasar sistem digital, baik kombinasi maupun sekuensial, serta memahami fungsi dan cara kerja setiap komponen yang digunakan dalam rangkaian.

Adapun capaian pembelajaran yang diharapkan dari percobaan ini meliputi:

Mempelajari cara kerja sensor cahaya (LDR) dan sensor gerak (PIR) dalam sistem otomatis.
Memahami penerapan rangkaian logika kombinasi, khususnya gerbang AND dan OR, untuk pengendalian beban.
Mengetahui prinsip kerja rangkaian pencacah (counter) berbasis IC 4026 dan tampilan 7-segment.
Mengamati keterkaitan antara logika digital dan elemen fisik seperti sensor, LED, serta tombol reset dalam satu sistem terintegrasi.
Mengimplementasikan sistem otomatis lampu jalan yang dilengkapi dengan fitur penghitung jumlah kendaraan secara real time.

3. Alat dan Bahan [Kembali]

Dalam percobaan Modul 4 ini digunakan beberapa komponen elektronik dan perangkat pendukung yang saling terintegrasi untuk membentuk sistem kontrol lampu jalan otomatis. Berikut adalah daftar alat dan bahan yang digunakan:

ALAT

1. Voltmeter

Voltmeter DC merupakan alat ukur yang digunakan untuk mengetahui besar tegangan listrik pada suatu komponen atau titik dalam rangkaian. Prinsip penggunaannya adalah dengan menghubungkan kedua terminal voltmeter secara paralel terhadap komponen yang akan diukur tegangannya.
Dengan cara ini, voltmeter dapat membaca perbedaan potensial tanpa mengubah arus utama pada rangkaian.

Karakteristik, Prinsip Kerja, dan Bagian Voltmeter
Voltmeter memiliki resistansi internal yang tinggi agar tidak memengaruhi arus listrik di rangkaian. Alat ini dilengkapi dengan probe pengukuran yang digunakan untuk menyentuh titik pengukuran secara langsung.

Spesifikasi Umum Probe DC Voltmeter

Tegangan ukur: DC
Rentang pengukuran: tergantung model
Ketelitian: ±(0,5–2)%
Tipe tampilan: analog atau digital

2. Ampermeter

Ampermeter digunakan untuk mengukur besar arus listrik (I) yang mengalir dalam suatu rangkaian. Satuan pengukurannya adalah ampere (A).
Agar hasil pengukuran akurat, alat ini harus dipasang secara seri dengan beban, sehingga arus yang melewati beban juga mengalir melalui ampermeter.

Spesifikasi Umum:

Fungsi utama: Mengukur kuat arus dalam satuan ampere (A).
Jenis arus: DC dan AC, tergantung tipe alat.
Skala pengukuran: dari mikroampere (µA), miliampere (mA), hingga ampere (A).
Tegangan jatuh: < 0,2 V.
Tahanan dalam: sangat kecil, biasanya beberapa mΩ hingga Ω.
Akurasi: ±0,5% hingga ±2% dari skala penuh.
Tampilan: analog jarum atau digital (LCD/LED).
Sumber daya (untuk versi digital): baterai 9V atau catu eksternal 5–12V DC.
Suhu operasi: 0 °C – 50 °C.
Frekuensi kerja (AC): 45 Hz – 65 Hz.

3. Lem Tembak

Lem tembak merupakan alat bantu untuk merekatkan komponen atau bahan pendukung proyek elektronika. Lem ini menggunakan batang lem panas (glue stick) yang dilelehkan di dalam tabung pemanas dan diaplikasikan melalui ujung nozzle untuk merekatkan bagian yang diinginkan.

BAHAN

1. LDR (Light Dependent Resistor) – Sebagai sensor cahaya untuk mendeteksi kondisi siang dan malam.

LDR (Light Dependent Resistor) adalah resistor yang nilai hambatannya berubah sesuai intensitas cahaya yang diterima. Semakin terang cahaya, semakin kecil hambatannya, dan sebaliknya. LDR digunakan untuk mendeteksi kondisi terang–gelap lingkungan sebagai input sistem otomatisasi.

2.PIR Sensor – Sebagai sensor gerak untuk mendeteksi keberadaan kendaraan yang melintas.

Sensor PIR (Passive Infrared Sensor) berfungsi mendeteksi radiasi inframerah yang dipancarkan oleh benda hangat, seperti manusia atau hewan. Sensor ini bersifat pasif, karena tidak memancarkan energi, melainkan mendeteksi perubahan energi panas di sekitarnya.

Komponen Utama Sensor PIR:

Sensor Pyroelectric – elemen utama yang mendeteksi perubahan radiasi inframerah.
Lensa Fresnel – memfokuskan radiasi ke sensor pyroelectric.
Sirkuit elektronik – memperkuat sinyal dan mengubahnya menjadi keluaran logika.

Cara Kerja:

Ketika objek hangat bergerak di depan sensor, terjadi perubahan energi inframerah yang diterima. Sensor kemudian memberikan keluaran logika tinggi (1) sebagai tanda adanya gerakan.

Kelebihan:

Konsumsi daya rendah
Harga ekonomis
Mudah diinstal dan dikombinasikan dengan sistem otomatisasi

3.IC LM339N – Sebagai komparator tegangan untuk mengubah sinyal analog dari LDR menjadi sinyal logika digital.

4. IC 7408 (Gerbang AND)

IC 7408 berisi empat gerbang logika AND.
Setiap gerbang memiliki dua masukan (A, B) dan satu keluaran (Y). Output akan bernilai logika tinggi (1) hanya jika kedua input bernilai tinggi.

Pinout Utama:

Pin 14: VCC (+5V)
Pin 7: GND
Pin 1–3: Gate 1
Pin 4–6: Gate 2
Pin 9–11: Gate 3
Pin 12–13: Gate 4

Spesifikasi:

Tegangan suplai: 4,75V – 5,25V
VIH ≥ 2V, VIL ≤ 0,8V
Arus output LOW: 16 mA
Delay propagasi: 10–30 ns
Suhu operasi: 0°C – 70°C

5. IC 4026 – Sebagai pencacah (counter) sekaligus driver 7-segment display.

IC 4026 adalah decade counter yang dilengkapi driver 7-segment. Komponen ini banyak digunakan untuk menghitung dan menampilkan angka pada display digital.

IC ini mampu bekerja pada tegangan antara 3V hingga 18V, dan memiliki frekuensi operasi maksimum 16 MHz.

Setiap pulsa masuk ke IC akan menambah hitungan satu digit dan menggerakkan 7-segment display untuk menampilkan hasilnya.

7 Segment Display Counter Circuit using IC 555 Timer IC

6. IC 7408N (Gerbang OR)

IC 7408 mengandung empat gerbang logika OR dua masukan. Output akan bernilai logika tinggi jika salah satu atau kedua input bernilai 1.
Bekerja berdasarkan logika TTL, dan sering digunakan dalam rangkaian kombinasi digital.

7. 7-Segment Display – Menampilkan hasil cacahan jumlah kendaraan yang terdeteksi.

8. Transistor 2N2222A – Sebagai saklar elektronik untuk mengendalikan LED (lampu).

Transistor 2N2222 adalah jenis transistor bipolar NPN yang sering digunakan sebagai penguat atau saklar.

Memiliki tiga kaki utama: emitor (E), basis (B), dan kolektor (C). Dalam sistem ini, transistor berfungsi sebagai driver LED — mengatur arus sesuai sinyal logika yang diterima dari gerbang logika.

9.LED Merah – Sebagai indikator nyala lampu jalan.

LED (Light Emitting Diode) adalah komponen semikonduktor yang memancarkan cahaya saat dialiri arus listrik.
Jenis LED yang digunakan umumnya berdiameter 5 mm dengan warna merah. LED ini digunakan sebagai indikator kerja sistem, seperti tanda saat rangkaian aktif atau mendeteksi gerakan.

10.Resistor 220Ω dan 10kΩ – Sebagai pembatas arus dan pembagi tegangan.

Resistor adalah komponen pasif yang memiliki nilai hambatan tertentu untuk mengatur arus listrik (berdasarkan hukum Ohm, V = I × R).

Jenis resistor yang digunakan adalah Fixed Resistor (resistansi tetap), umumnya terbuat dari film karbon dengan toleransi kecil.

Contoh Perhitungan Nilai Resistor:

Coklat = 1
Hitam = 0
Hijau = ×10⁵
Perak = toleransi ±10%
Sehingga nilai resistor = 10 × 10⁵ = 1 MΩ (±10%).

11. IC 74LS08N (Gerbang AND)

IC 7408 berisi empat gerbang logika AND.
Setiap gerbang memiliki dua masukan (A, B) dan satu keluaran (Y). Output akan bernilai logika tinggi (1) hanya jika kedua input bernilai tinggi.

Pinout Utama:

Pin 14: VCC (+5V)
Pin 7: GND
Pin 1–3: Gate 1
Pin 4–6: Gate 2
Pin 9–11: Gate 3
Pin 12–13: Gate 4

Spesifikasi:

Tegangan suplai: 4,75V – 5,25V
VIH ≥ 2V, VIL ≤ 0,8V
Arus output LOW: 16 mA
Delay propagasi: 10–30 ns
Suhu operasi: 0°C – 70°C

12.Potensiometer (RV) – Sebagai pengatur ambang sensitivitas cahaya pada komparator.

Potensiometer adalah resistor variabel yang memungkinkan pengguna mengatur nilai resistansi antara 0 hingga 10.000 Ω.

Memiliki tiga terminal: dua terminal tetap dan satu wiper (geser).

Biasanya digunakan sebagai pengatur tegangan referensi, pengatur volume, atau penyesuai ambang batas sensor.

Spesifikasi:

Resistansi: 10KΩ ±10%
Daya: 0,1W – 0,5W
Tegangan kerja: hingga 500V DC
Koefisien suhu: ±100 ppm/°C

13.Power Supply 5V DC (Adapter) – Sebagai sumber tegangan utama rangkaian.

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

14.Push Button

Push button merupakan saklar sesaat (momentary switch) yang bekerja ketika ditekan dan kembali ke posisi semula saat dilepas.
Berfungsi untuk memberikan sinyal input manual ke sistem, misalnya untuk mengaktifkan atau menonaktifkan lampu secara langsung.

15. Breadboard

Breadboard merupakan papan percobaan yang digunakan untuk merangkai komponen elektronik tanpa perlu menyolder. Setiap lubang saling terhubung secara vertikal dan horizontal sesuai pola, memudahkan uji coba rangkaian sebelum dibuat permanen.

16. Triplex

Triplex merupakan papan penopang rangkaian yang berfungsi sebagai alas pemasangan komponen elektronik. Biasanya terbuat dari kayu ringan atau bahan sintetis agar mudah dibor dan kuat menahan beban rangkaian.

17. USB Type-C PCB Adapter 4 Pin

Komponen ini digunakan sebagai penghubung daya dari adaptor ke rangkaian melalui konektor USB Type-C.
Memiliki empat pin utama dengan konfigurasi standar positif dan negatif pada bagian tertentu PCB. Umumnya digunakan untuk prototipe pada breadboard atau rangkaian uji coba.

18. Aplikasi Proteus - Untuk perancangan dan simulasi rangkaian

4. Dasar Teori [Kembali]

Sistem digital adalah sistem yang beroperasi berdasarkan prinsip logika biner, yaitu dua kondisi utama: 0 dan 1. Dalam konteks percobaan ini, sistem digital dimanfaatkan untuk mengendalikan nyala lampu secara otomatis serta menghitung jumlah kendaraan yang melintas berdasarkan sinyal dari berbagai sensor. Setiap komponen dalam rangkaian memiliki fungsi tersendiri yang saling mendukung untuk mencapai tujuan sistem.

4.1 Sensor Cahaya (LDR)

LDR (Light Dependent Resistor) merupakan sensor yang nilai resistansinya berubah sesuai dengan intensitas cahaya yang diterimanya. Pada siang hari, resistansi LDR menurun sehingga menghasilkan tegangan keluaran yang rendah. Sebaliknya, pada malam hari resistansinya meningkat dan menyebabkan tegangan naik. Perubahan tegangan ini digunakan oleh IC komparator LM339 untuk menentukan waktu yang tepat bagi sistem untuk menyalakan lampu secara otomatis.

4.2 Sensor Gerak (PIR)

Sensor PIR (Passive Infrared) berfungsi mendeteksi perubahan radiasi inframerah yang dipancarkan oleh objek yang bergerak, seperti kendaraan. Saat terdeteksi adanya gerakan, sensor mengeluarkan sinyal logika HIGH yang dikirim ke rangkaian logika digital. Sinyal ini berperan sebagai pemicu untuk menyalakan lampu dan sekaligus menambah nilai hitungan pada sistem pencacah kendaraan.

4.3 Komparator LM339

IC LM339 merupakan komparator tegangan yang membandingkan dua masukan, yaitu tegangan dari sensor LDR dan tegangan referensi yang diatur melalui potensiometer. Jika tegangan dari LDR lebih besar daripada tegangan referensi, keluaran komparator menjadi logika HIGH yang menandakan kondisi gelap. Sebaliknya, apabila tegangan LDR lebih rendah, maka keluaran bernilai logika LOW. Dengan cara ini, komparator memungkinkan sistem untuk mengenali perbedaan antara siang dan malam secara otomatis.

4.4 Gerbang Logika AND dan OR

Gerbang logika merupakan komponen dasar dari sistem digital. Dalam percobaan ini digunakan gerbang AND dan OR untuk mengatur hubungan antar sinyal dari sensor. Gerbang AND memastikan bahwa lampu hanya menyala apabila dua kondisi terpenuhi, yaitu keadaan gelap dan terdeteksinya kendaraan. Sementara itu, gerbang OR digunakan sebagai jalur alternatif atau override, misalnya untuk pengoperasian manual oleh petugas.

Gerbang AND

Gerbang OR

Gerbang Logika dan Tabel Kebenaran - Dicoding Blog

4.5 IC 4026 (Counter dan Driver 7-Segment)

IC 4026 berfungsi sebagai pencacah digital sekaligus penggerak tampilan 7-segment. Setiap kali sensor PIR menghasilkan pulsa, IC ini akan menambahkan nilai hitungan sebanyak satu dan menampilkannya pada display 7-segment untuk menunjukkan jumlah kendaraan yang lewat. Selain itu, rangkaian juga dilengkapi dengan tombol reset yang digunakan untuk mengembalikan nilai hitungan ke nol.

Transistor 2N2222A dan LED

Transistor 2N2222A digunakan sebagai saklar elektronik yang mengontrol arus menuju LED. Ketika sinyal keluaran dari gerbang logika aktif, transistor berada pada kondisi saturasi sehingga arus dapat mengalir dan LED menyala. LED berfungsi sebagai indikator visual bahwa sistem lampu jalan dalam keadaan aktif.

5. Percobaan [Kembali]

a) Prosedur

Tahapan pelaksanaan percobaan pada Modul 4 Sistem Digital dilakukan melalui beberapa langkah berikut:

Membuat rancangan sistem pengendali lampu jalan otomatis menggunakan software Proteus, dengan mengombinasikan beberapa komponen utama seperti sensor LDR, sensor PIR, IC LM339, IC 4026, serta gerbang logika AND dan OR.
Mengalirkan sinyal keluaran dari sensor LDR ke masukan komparator LM339 untuk mendeteksi perubahan intensitas cahaya, sehingga sistem dapat membedakan kondisi siang dan malam.
Menghubungkan keluaran sensor PIR ke salah satu masukan gerbang OR untuk mendeteksi keberadaan kendaraan yang melintas.
Menyambungkan tombol manual ke masukan lain pada gerbang OR agar sistem dapat diuji secara manual oleh pengguna.
Menggabungkan hasil keluaran dari gerbang OR dan komparator LM339 ke gerbang AND guna mengaktifkan transistor dan LED sebagai indikator menyala atau matinya lampu.
Menghubungkan sinyal dari sensor PIR ke terminal clock IC 4026 sehingga setiap deteksi gerakan akan menambah nilai pencacahan kendaraan.
Menambahkan tombol reset pada pin MR (Master Reset) IC 4026 agar jumlah hitungan dapat dikembalikan ke nilai awal.
Melakukan simulasi sistem di Proteus dan mencatat respon rangkaian pada berbagai kondisi, baik siang dan malam, maupun ketika kendaraan terdeteksi atau tidak.

b) Hardware

Perangkat keras pada rangkaian ini tersusun atas beberapa bagian fungsional utama, yaitu:

Sensor LDR, yang berfungsi mendeteksi intensitas cahaya untuk menentukan waktu siang atau malam.
Sensor PIR, yang digunakan untuk mengenali adanya pergerakan kendaraan.
Komparator LM339, yang berperan sebagai pembanding antara tegangan keluaran LDR dengan tegangan referensi.
Gerbang logika AND dan OR, yang bertugas memproses sinyal dari sensor sesuai dengan logika kondisi sistem.
Transistor dan LED, yang bekerja sebagai saklar dan indikator visual untuk status nyala lampu.
IC 4026 dan 7-Segment Display, yang digunakan untuk menghitung serta menampilkan jumlah kendaraan yang lewat.
Tombol manual dan tombol reset, yang memungkinkan pengujian sistem secara manual serta mengatur ulang hasil perhitungan.

c) Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja

Pada simulasi yang dijalankan di Proteus, sensor LDR dihubungkan dengan IC LM339 untuk menghasilkan sinyal logika yang membedakan kondisi terang dan gelap. Output dari komparator ini kemudian dikombinasikan dengan sinyal dari sensor PIR melalui gerbang AND, sehingga LED akan menyala hanya saat kedua kondisi terpenuhi—yakni ketika malam hari dan kendaraan melintas.
Sinyal dari PIR juga dihubungkan ke pin clock IC 4026, sehingga setiap kali sensor mendeteksi gerakan, angka pada 7-segment display bertambah satu. Untuk pengujian manual, tombol manual dihubungkan melalui gerbang OR, sementara tombol reset disambungkan ke pin MR IC 4026 agar pencacahan dapat dikembalikan ke nol kapan pun dibutuhkan.

d) Flowchart

Alur kerja sistem dapat digambarkan sebagai berikut:

Mulai → Baca kondisi LDR (siang/malam)
Jika malam → Periksa sensor PIR
Jika PIR mendeteksi gerakan → Nyalakan LED dan tambahkan hitungan counter
Jika tidak ada gerakan → LED mati, counter tidak berubah
Jika tombol reset ditekan → Counter kembali ke nol
Ulangi proses secara terus-menerus

6. Video Demo [Kembali]

Hasil simulasi dapat ditampilkan dalam bentuk video yang menunjukkan kondisi lampu menyala secara otomatis ketika malam hari dan adanya penambahan angka pada 7-segment display setiap kali sensor PIR mendeteksi gerakan. Video dapat disematkan di sini menggunakan tag embed YouTube jika tersedia.

7. Download File [Kembali]

FILE RANGKAIAN Klik di sini

Cari Blog Ini

FARID