Study Kasus Seven Segmen Anoda dan Katoda Pada Sistem Penerangan Jalan Umum Pintar

"Study Kasus Seven Segmen Anoda dan Katoda Pada Sistem Penerangan Jalan Umum Pintar"

Oleh :

- Erla Dwi Ramadhayanti_202131029

- Rafidah Shafa_202131139

Pengertian Seven Segment Display

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.

LED 7 Segmen (Seven Segment LED)

Seven Segment Display sering dipakai oleh para peminat Elektronika adalah 7 bagian yang memakai LED (Light Emitting Diode) sebagai penerangnya. LED 7 Segmen tersebut biasanya mempunyai 7 Segmen atau elemen garis dan 1 segmen titik yang menandakan“koma”Desimal. Jumlah semua segmen atau elemen LED sebenarnya adalah 8.

Cara kerjanya juga sangat gampang, ketika elemen tersebut diberikan gelombang listrik, maka Display akan menampilkan angka atau digit yang diinginkan sesuai dengan kombinasi yang diberikan. LED 7 Segmen terbagi menjado dua jenis yaitu “LED 7 Segmen common Cathode” dan “LED 7 Segmen common Anode”.

LED 7 Segmen Tipe Common Cathode (Katoda)

Common Cathode merupakan bergabung menjadi satu Pin, sedangkan penujang Anoda bisa menjadi Input untuk masing-masing Segmen LED. Kaki Katoda yang terhubung menjadi 1 Pin ini merupakan Terminal Negatif (-) atau Ground sedangkan Signal Kendali (Control Signal) akan diberikan kepada masing-masing Kaki Anoda Segmen LED.LED Seven Segment Display Tipe Common Katoda.

LED 7 Segmen Tipe Common Anode (Anoda)

Dalam Common Anode (Anoda), Kaki Anoda pada semua segmen LED adalah terhubung menjadi 1 Pin, sedangkan kaki Katoda akan menjadi Input untuk masing-masing Segmen LED. Anoda yang bergabung menjadi satu Pin tersebut akan diberikan tegangan positif dan Signal Kendali akan diberikan kepada masing-masing Kaki Katoda Segmen LED.

Cara Kerja 7 Segment

kerja 7 segment secara sederhananya adalah sebagai berikut:

Untuk memunculkan angka 0 maka bagian-bagian yang harus dihidupkan adalah A,B,C,D,E,F
Untuk menyalakan 7 segment dapat dilakukan secara langsung dengan memberi logika 1 pada jenis common cathode dan memberi logika 0 pada common anode
Tetapi bila kita mau menampilkan data dari input biner maka kita memerlukan decoder biner ke 7 segment

Berikut diagram 7 segment

7 segment terbagi menjadi 2 macam yaitu tipe common anode dan tipe common cathode.

Untuk tipe common anode, kaki anode dari kumpulan led akan di jadikan satu dan dihubungkan dengan vcc sehingga diperlukan tengah negatif untuk menyalakannya
Sedangkan tipe common cathode, adalah kebalikannya. semua cathode dijadikan satu dan hubungkan ke ground sehingga memerlukan tegangan positif untuk menyalakannya

Untuk mengubah common anode menjadi common cathode maupun kebalikannya bisa digunakan Gerbang Not

Agar Lebih Jelas

Untuk menampilkan digit 0 maka deretan led yang harus dinyalakan adalah A,B,C,D,E,F

cara kerja 7 segment digit 0

digit 0 pada 7 segment

Untuk menampilkan digit 1 maka deretan led yang harus dinyalakan adalah B,C

pengertian 7 segment dan cara kerja 7 segment

1 pada 7 segment

Untuk menampilkan digit 2 maka deretan led yang harus dinyalakan adalah A,B,D,E,G

pengertian 7 segment dan cara kerja 7 segment

digit 2 pada 7 segment

Untuk menampilkan digit 3 maka deretan led yang harus dinyalakan adalah A,B,C,D,G

cara kerja 7 segment digit 3

digit 3 pada 7 segment

Untuk menampilkan digit 4 maka deretan led yang harus dinyalakan adalah B,C,F,G

cara kerja 7 segment digit 4

digit 4 pada 7 segment

Untuk menampilkan digit 5 maka deretan led yang harus dinyalakan adalah A,C,D,F,G

cara kerja 7 segment digit 5

digit 5 pada 7 segment

Untuk menampilkan digit 6 maka deretan led yang harus dinyalakan adalah A,C,D,E,F,G

cara kerja 7 segment digit 6

digit 6 pada 7 segment

Untuk menampilkan digit 7 maka barisan led yang wajib dihisupkan adalah A,B,C

pengertian 7 segment dan cara kerja 7 segment

digit 7 pada 7 segment

Untuk menampilkan digit 8 maka deretan led yang harus dinyalakan adalah A,B,C,D,E,F,G

pengertian 7 segment

digit 8 pada 7 segment

Untuk menampilkan digit 9 maka deretan led yang harus dinyalakan adalah A,B,C,D,F,G

cara kerja 7 segment digit 9

digit 9 pada 7 segment

Intinya 7 segment akan menyalakan angka sesuai dengan tabeld7 segment.

Jenis-Jenis Seven Segmen

Seven segmen di bagi menjadi dua yaitu:

Common Anoda

Common Anoda adalah kode yang terhubung dalam semua anoda LED pada seven segmen. Common anoda dikasih tegangan VCC dan seven segmen dengan common anoda akan aktif pada saat diberi logika rendah (0) atau sering disebut aktif low. Kaki katoda dari merek a sampai h sebagai kode aktifasi yang memutuskan nyalanya LED.

Common Katoda

Common Katoda merupakan pin yang terhubung dengan semua kaki katoda LED dalam seven segmen dengan common katidak akan aktif apabila diberi logika tinggi (1) atau disebut aktif high. Kaki anoda dengan merek a sampai h sebagai kode aktifasi yang menentukan nyalanya LED.

"Seven Segmen Anoda dan Katoda Pada Sistem Penerangan Jalan Umum Pintar"

Keterbatasan ketersediaan energi yang ada menyebabkan efisiensi menjadi hal yang penting. Penggunaan lampu jalan adalah salah satu bentuk penggunaan energi listrik yang cukup besar dan kurang efisien. Untuk itu dalam tugas ini dibuat sistem penerangan jalan umum pintar dengan tujuan mengurangi rugi-rugi daya akibat penggunaan yang tidak efisien. Salah satu komponen dari sistem instrumentasi merupakan sensor. Sensor yang digunakan untuk mengimplementasikan sistem tugas besar dalam bentuk prototipe adalah LDR dan IR. Ada dua kondisi utama sistem yang dideteksi oleh LDR yaitu kondisi terang atau siang hari dan kondisi gelap atau malam hari. Ketika intensitas cahaya cukup besar, lampu jalan yang dimodelkan dengan LED tidak menyala. Sebaliknya, ketika intensitas cahaya mulai menurun mencapai batas tertentu, lampu jalan mulai menyala secara redup. IR memancarkan sinyal dengan panjang gelombang tertentu yang ditangkap oleh receiver photodiode. IR ditempatkan sebelum dan sesudah lampu jalan atau LED untuk mendeteksi keberadaan objek. Ketika sebuah photo diode mendeteksi sebuah objek, sinar infrared yang dipancarkan LED terputus dan lampu jalan yang pada mulanya redup menjadi lebih terang. Pengukuran tegangan LED kemudian dilakukan untuk memperoleh karakteristik sistem terhadap intensitas cahaya.

Efisien, IR, LDR, LED, Penerangan Jalan Umum.

Metodologi – Untuk membuat smart lighting system, pertama-tama dibuat perancangan ilustrasi kerja sistem seperti berikut. Untuk kondisi siang hari, sensor LDR akan mendeteksi cahaya sehingga seluruh LED dalam kondisi mati. Untuk kondisi malam hari, sensor LDR tidak mendeteksi cahaya sehingga kondisi awal seluruh LED dalam kondisi menyala redup. Pada saat objek (dalam hal ini mobil) melewati sensor IR 1, maka LED 1 dan LED 2 akan menyala terang. Pada saat objek melewati sensor IR 2, maka LED 2 dan LED 3 akan menyala terang dan LED 1 akan kembali menyala redup. Pada saat objek melewati sensor PIR 3, maka LED 3 dan LED 4 akan menyala terang, LED 2 akan kembali menyala redup dan LED 1 masih dalam keadaan menyala redup. Pada saat objek melewati sensor PIR 4, maka LED akan menyala terang, LED 3 dan LED 2 akan kembali menyala redup dan LED 1 masih dalam keadaan menyala redup. Pada saat objek melewati sensor IR 5, maka seluruh LED dalam kondisi awal yaitu menyala redup.

Berikut adalah alat dan komponen yang digunakan:

Sensor LDR 1 buah
Sensor IR (receiver dan transmitter) masing-masing 5 buah
LED 4 buah
Resistor

100Ω x4 (untuk LED)

120Ω x5 (untuk IR)

10kΩ x1 (untuk LDR)

100kΩ x5 (untuk photodiode)

Arduino UNO 1 buah
Kabel jumper secukupnya
USB Downloader

Rangkaian IR

Rangkaian LDR

Skematik Rangkaian

Implementasi Rangkaian

Analisis – Sistem Penerangan Jalan Umum (SPJU) pintar menggunakan dua jenis sensor yaitu LDR dan sepasang transmitter infrared serta receiver photodiode. Prinsip kerja SPJU pintar yang didesain yakni dapat mendeteksi keadaan gelap secara otomatis menggunakan sebuah sensor LDR sehingga lampu jalan akan menyala secara otomatis pada malam hari tanpa adanya operator atau switch yang harus diatur. Selain itu, SPJU pintar juga menghemat penggunaan listrik dengan cara memberikan intensitas cahaya maksimum hanya ketika ada kendaraan yang melewati sensor photodiode. Lampu jalan yang menyala terang adalah dua lampu jalan di depan kendaraan tersebut, dengan tujuan memperjelas jarak pandang pengendara.

Saat tidak ada kendaraan yang melintas, lampu jalan tidak mati melainkan tetap menyala dengan intensitas lebih redup. Intensitas cahaya PJU ini diatur menggunakan PWM atau pulse width modulation yang akan menyediakan tegangan pada level tertentu dari 0 sampai maksimum dengan mengubah lebar pulsa. Arduino UNO merupakan ATMega328p yang memiliki 6 pin analog dan 6 pin output PWM. Keenam pin analog (A0-A6) dihubungkan ke 1 sensor LDR dan 5 pasang sensor IR agar dapat melakukan pembacaan analog dari sensor. Enam pin output PWM adalah pin 3, 5, 6, 9, 10, dan 11.

Pembacaan sensor dilakukan menggunakan analog-to-digital converter (ADC) yang pada Arduino bernilai 10 bit. ADC menggunakan 4 register yaitu ADMUX, ADCSRA, ADCL, dan ADCH.Pin analog yang akan dibaca menentukan nilai MUX pada register ADMUX. Konversi analog ke digital diatur oleh register ADCSRA. Nilai ADEN diset 1 agar konversi dapat dilakukan. Untuk memulai konversi, nilai ADSC diset 1 dan akan kembali 0 jika konversi sudah selesai. ADPS menentukan faktor pembagi antara frekuensi clock arduino yaitu 16MHz dan input clock konverter AD.Faktor pembagi yang digunakan adalah 128 sehingga clock konverter AD adalahsebesar 125kHz dan membutuhkan 13 clock untuk melakukan konversi. Hasil konversi disimpan pada ADCL dan ADCH. Karena ADLAR pada ADMUX bernilai 0(right adjusted) maka ADCL akan diisi terlebih dulu, kemudian baru 2 bit dari ADCH.

Terdapat empat buah PJU yang dimodelkan dengan LED karena sensor IR hanya berjumlah 5 pasang sementara LED harus diletakkan di antara dua buah pasang IR. Pin yang digunakan sebagai output untuk LED adalah pin 11 (PJU 1), pin 3 (PJU 2), pin 6 (PJU 3), dan pin 5 (PJU 4). Pertimbangan memilih pin-pin tersebut adalah timer yang digunakan cukup 8 bit, yaitu Timer2 untuk pin 11 dan pin 3 serta Timer0 untuk pin 6 dan pin 5.

Masing-masing timer memiliki 6 register yaitu TCCR, TCCR, TCNT, OCR, TIMSK, dan TIFR. Mode PWM diatur pada bit WGM register TCCR. Terdapat 3 bit WGM (WGMX2, WGMX1, dan WGMX0) sehingga ada 8 mode PWM. Mode PWM yang digunakan untuk mengatur intensitas LED atau PJU adalah mode 3 (WGMX1 dan WGMX0 bernilai 1) yaitu Fast PWM dimana counter akan menghitung mulai dari 0 sampai 255 kemudian kembali 0. Bagian COM0 pada TCCR mengatur kerja PWM. Nilai yang dipilih adalah COMXY1 = 1 dan COMXY0 = 0 yang akan clear OC0X ketika terjadi compare match. Arduino UNO tidak menggunakan FOCXY. Masih pada register TCCR, terdapat bagian CS atau Clock Select untuk menentukan nilai clock yang digunakan. Pada Arduino UNO, division rate bernilai 64 atau CSX1 = 1 dan CSX0 = 1.

TCNT adalah register 8 bit timer/counter yang nilainya bertambah 1 setiap clock dan kembali ke 0 ketika bernilai 255. OCR atau Output Compare Register adalah register 8 bit yang akan dibandingkan dengan nilai TCNT. Pada Fast PWM, saat kedua register tersebut match maka output akan LOW. Kemudian saat TCNT bernilai 0, output menjadi HIGH. TIMSK dan TIFR tidak digunakan karena sistem tidak menggunakan interupsi.

ket: X = 0 untuk Timer0 dan 2 untuk Timer2. Y = A atau B

Prototipe sistem yang dibuat adalah jalan tol satu arah. Pembacaan sensor akan berubah, untuk LDR ketika keadaan gelap dan untuk IR ketika ada objek yang melintas di antara transmitter dan receiver IR sehingga menghalangi pancaran sinar infrared ke receiver. Nilai pembacaan kedua sensor ketika mulai terjadi ini dijadikan sebagai batas untuk masing-masing sensor. Untuk sensor LDR, ketika nilai pembacaan melewati batas yang berarti mendeteksi keadaan gelap, maka sistem akan masuk ke mode malam hari dan melakukan PWM dengan intensitas redup pada LED atau PJU. Sensor IR hanya bekerja jika sistem telah masuk ke mode malam hari. Selama nilai pembacaan sensor IR melewati batas (terdapat objek yang melintas), maka sistem akan melakukan PWM dengan intensitas maksimum untuk dua LED atau PJU yang terletak di depan objek sementara LED sisanya tetap menyala dengan intensitas redup.

Simpulan – Implementasi Sistem Penerangan Jalan Umum Pintar menggunakan sensor LDR yang mendeteksi keberadaan cahaya dan IR yang mendeteksi keberadaan objek. Prototipe yang dibuat terdiri dari sebuah LDR dan lima pasang transmitter IR dan receiver berupa photodiode dengan LED di antara masing-masing pasang sebagai model dari lampu jalan.

Sumber : Disini , Disini

Cari Blog Ini

Study Kasus Teknik Digital