Miniatur trafict light

BAB I

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Perkembangan teknologi saat ini semakin pesat dalam kehidupan manusia. Banyaknya aktifitas manusia menyebabkan banyaknya sarana yang digunakan untuk mempermudah kegiatan manusia. Salah satunya adalah sarana transportasi darat, seperti mobil, sepeda motor, serta angkutan darat lainnya. Kondisi ini kadang

menyebabkan kemacetan terutama di daerah perkotaan yang banyak aktifitasnya. Lampu lalu lintas sangat berperan mencegah terjadinya kemacetan, karena pemakai jalan menjadi tertib untuk mengikuti hidup matinya lampu tersebut.

Lampu lalu lintas adalah adalah lampu yang mengendalikan arus lalu lintas yang terpasang di persimpangan jalan, tempat penyeberangan pejalan kaki (zebra cross), dan tempat arus lalu lintas lainnya. Lampu ini yang menandakan kapan kendaraan harus berjalan dan berhenti secara bergantian dari berbagai arah. Pengaturan lalu lintas di persimpangan jalan dimaksudkan untuk mengatur pergerakan kendaraan pada masing-masing kelompok pergerakan kendaraan agar dapat bergerak secara bergantian sehingga tidak saling mengganggu antar-arus yang ada. Lampu lalu lintas telah diadopsi di hampir semua kota di dunia ini. Lampu ini menggunakan warna yang diakui secara universal; untuk menandakan berhenti adalah warna merah, hati-hati yang ditandai dengan warna kuning, dan hijau yang berarti dapat berjalan. Kita mengetahui padatnya lalu lintas terutama dijalan raya, itu sebabnya rangkaian lampu lalulintas sangat dibutuhkan sebagai pengatur kendaraan dijalan, agar tidak terjadi kecelakaan lalulintas. lampu lalulintas bukan hanya mengatur kendaraan tetapi juga membantu pejalan kaki untuk meyeberangi jalan,itu sebabnya didekat tiang lampu lalulintas disediakan zebra cross.

Dari bentuk pengerjaan dalam rangkaian elektronika sebuah lampu lalulintas dalam bentuk proyek dapat kita buat secara sederhana dan mudah untuk dipahami. Telah kita ketahui bahwa lampu lalu lintas sering kita lihat namun prinsip kerjanya belum kita ketahui secara mendalam, diharapkan dari hasil pengerjaan rangkaian miniatur lampu lalu lintas ini kita mampu mengaplikasikannya dalam kehidupan kita sehari-hari. Agar kita dapat lebih memahami cara kerja dari sistem lampu lalu lintas, rangkaian miniatur lampu lalu lintas ini hanya dibuat untuk jalan dengan simpang empat. Rangkaian miniatur lampu lalu lintas ini mengontrol 6 buah LED(merah,kuning hijau) untuk arah utara,selatan dan arah timur,barat yang selanjutnya dihubungkan ke 12 buah LED yang terdapat pada miniatur jalan raya

simpang empat. Dengan percobaan ini diharapkan kita dapat memahami sistem lampu lalu lintas yang selalu kita patuhi di jalan raya. Dan juga agar kita dapat memelajari tentang bagaimana cara pengembangan sistem lampu lalu lintas yang biasa menjadi lampu lalu lintas yang lebih baik lagi agar lalu lintas di jalan raya dapat lebih lancar dan tingkat kecelakaan dapat dikurangi.

Tujuan

Adapun tujuan dari pembuatan Laporan Tugas Akhir Elektronika Digital “Miniatur Lampu Lalu Lintas Sederhana” adalah :

ž  Kelengkapan dalam tugas Mata Kuliah Elektronika Digital

ž  Sumbangsih untuk turut serta berusaha dalam peningkatan mutu pendidikan dalam keteknikkan dalam mata kuliah Elektonika Digital.

ž  Upaya untuk memberikan kemudahan dalam memahami cara kerja dari Sistem Digital.

ž  Memberikan visualisasi terhadap cara kerja lampu lalu lintas.

BAB II

PEMBAHASAN

Lampu Lalulintas (Traffic Lights)

Lampu lalu lintas telah diadopsi di hampir semua kota di dunia ini. Lampu ini menggunakan warna yang diakui secara universal; untuk menandakan berhenti adalah warna merah, hati-hati yang ditandai dengan warna kuning, dan hijau yang berarti dapat berjalan. Kita mengetahui padatnya lalu lintas terutama dijalan raya, itu sebabnya rangkaian lampu lalulintas sangat dibutuhkan sebagai pengatur kendaraan dijalan, agar tidak terjadi kecelakaan lalulintas.

lampu lalulintas bukan hanya mengatur kendaraan tetapi juga membantu pejalan kaki untuk meyeberangi jalan,itu sebabnya didekat tiang lampu lalulintas disediakan zebra cross. Dari bentuk pengerjaan dalam rangkaian elektronika sebuah lampu lalulintas dalam bentuk proyek dapat kita buat secara sederhana dan mudah untuk dipahami. Telah kita ketahui bahwa lampu lalu lintas sering kita lihat namun prinsip kerjanya belum kita ketahui secara mendalam, diharapkan dari hasil pengerjaan rangkaian miniatur lampu lalu lintas ini kita mampu mengaplikasikannya dalam kehidupan kita sehari-hari.

Agar kita dapat lebih memahami cara kerja dari sistem lampu lalu lintas, rangkaian miniatur lampu lalu lintas ini hanya dibuat untuk jalan dengan simpang empat. Rangkaian miniatur lampu lalu lintas ini mengontrol 6 buah LED (merah,kuning hijau) untuk arah utara, selatan dan arah timur,barat yang selanjutnya dihubungkan ke 12 buah LED yang terdapat pada miniatur jalan raya simpang empat.

Dengan percobaan ini diharapkan kita dapat memahami sistem lampu lalu lintas yang selalu kita patuhi di jalan raya. Dan juga agar kita dapat memelajari tentang bagaimana cara pengembangan sistem lampu lalu lintas yang biasa menjadi lampu lalu lintas yang lebih baik lagi agar lalu lintas di jalan raya dapat lebih lancar dan tingkat kecelakaan dapat dikurangi.

2. Alat dan Bahan

B.1 Daftar Alat

No	Nama Alat	Spesifikasi
1	Baterai	Alkaline
2	AVO meter	Sunwa yA 360
3	Solder	220 V/ 30 W
4	Cutter	Sedang
5	Tang	Potong dan Jeppit
6	Timah	0,8 mm
7	Penyedot Timah	Antel

B.2 Daftar Bahan

No	Nama Bahan	Spesifikasi
1	PCB Berlubang	Ukuran IC
2	Protoboard
3	Kabel serabut kecil

B.3 Daftar Komponen

No	Nama Komponen	Spesifikasi	Jumlah
1	IC NE 555		1
2	IC HCFI 4017		1
3	D1 - D16	IN 4148	16
4	R1	1 KΩ	1
5	Potensio	50 K	1
6	R3	100 Ω	1
7	R4 - R15	180 Ω	12
8	TR1 - TR8	2N3904	8
9	LED Merah		4
10	LED Kuning		4
11	LED Hijau		5
12	Capasitor	100 uF	1
13	Soket IC	16 Pin dan 8 pin	1
14	Soket Baterai		1

Keterangan :

1. Mengunakan IC 555
2. Ground berada pada kaki 1 (GND)
3. VCC kaki 8 (VCC)
4. Output berada pada kaki 3 (OUT)
5. Digambar atas VCC = 5 Volt, ketika sudah digabung dengan IC HCFI 4017 maka mengunakan VCC = 9 Volt.
6. R₁ = 1 KΩ, Potensio = 50 KΩ, R₃ = 100Ω , Elco = 100µF, LED (warna bebas)

Gambar Bagian Skema 4017

Keterangan : Utara dan Selatan

1. Hubungkan kaki 8, 13, 15 pada Ground, kaki 16 pada VCC, dan kaki 14 pada output clock (Gambar a1).
2. Hubungkan D₁, D₂, D₃, D₄, D₉, D₁₀, D₁₁, D₁₂  dengan kaki 3,2,4, dan 7 untuk lampu bagian utara dan selatan, ketika anda akan mensimulasikan menggunakan EWB (Elektronik Workbench) sebaiknya kaki 4 IC 4017 tidak di hubungkan dioda D₃ dan D₁₁, apabila dihubungkan EWB tidak akan merespon (Eror) (Gambar a2).
3. Hubungkan Transistor 1 (TR₁) dan Transistor 5 (TR₅), Basis pada Dioda (D₁, D₂, D₃, D₄, D₉, D₁₀, D₁₁, D₁₂  sedangkan Colektor ke VCC, maka Emiter ke LED warna merah  untuk bagian utara dan selatan (Gambar a3).
4. Hubungkan TR₂ dan TR₆, Basis pada kaki 10, Colektor ke VCC, dan Emiter ke LED warna Kuning untuk bagian utara dan selatan (Gambar a4).

 Keterangan : Barat dan Timur

1. Kita hilangkan dahulu sejenak mengenai gambar dari skema rangkaian bagian utara dan selatan.
2. Lalu, Hubungkan D₅, D₆, D₇, D₈, D₁₃, D₁₄, D₁₅, D₁₆  dengan kaki 1,5,6, dan 9 untuk lampu bagian barat dan timur (Gambar b1)
3. Hubungkan Transistor 3 (TR₃) dan Transistor 7 (TR₇), Basis pada Dioda (D₅, D₆, D₇, D₈, D₁₃, D₁₄, D₁₅, D₁₆ sedangkan Colektor ke VCC, maka Emiter ke LED warna merah  untuk bagian barat dan timur (Gambar b2).
4. Hubungkan TR₄ dan TR₈, Basis pada kaki 11, Colektor ke VCC, dan Emiter ke LED warna Kuning untuk bagian barat dan timur (Gambar b2).

 Keterangan : Finising

1. Kita Hubungkan kedua skema rangkaian bagian utara, selatan, barat, dan timur
2. Lalu, Hubungkan Emiter TR2 dengan TR4, lihat resistor 10 Ω yang menjadi penghubungnya (Gambar 3).
3. Hubungkan LED warna hijau (utara/selatan) pada dioda D₅, D₆, D₇, D₈, D₁₃, D₁₄, D₁₅, D₁₆  dengan kaki 1,5,6, dan 9 ditandai dengan lingkaran merah (Gambar 3).
4. Hubungkan LED warna hijau (barat/timur) pada dioda D₁, D₂, D₃, D₄, D₉, D₁₀, D₁₁, D₁₂  dengan kaki 3,2,4, dan 7 ditandai dengan lingkaran kuning (Gambar 3).

 Prinsip Kerja

Rangkaian miniatur lampu lalu lintas ini mengandalkan IC CD4017 sebagai decade counter dan IC NE555 sebagai timer. Selain kedua komponen IC tersebut, pada rangkaian ini juga menggunakan komponen-komponen elektronika lainnya, seperti resistor dioda zener 4148, transistor 2N3904, dan kapasitor 100μF 50V. Dan sebagai lampu lalu lintas pada miniatur digunakan LED merah, kuning, dan hijau. Sebagaimana yang terlihat pada Gambar 1.

Urutan pemilihan waktu dilanjutkan IC CMOS CD4017 sebagai decade counter dan IC NE555 timer. IC NE555 berfungsi membangkitkan sinyal timer/clock(time delay) atau sinyal osilasi. Penghitung keluaran 1 sampai 4 menggunakan 4 dioda sehingga (merah- utara/selatan) dan (hijau-timur/barat) 4 LED ini penghitung pertama.penghitung ke 5(kaki 10) menghidupkan (kuning arah timur/barat) dan (merah arah utara/selatan).

Penghitung 6 sampai 9 juga dikontrol oleh 4 dioda (merah- timur/barat)dan (kuning-utara/selatan). Periode waktu untuk LED merah dan hijau 4 kali lebih lama dibandingkan dengan LED kuning dan untuk mengatur kecepatan dengan memutar potensionya. kedelapan dioda zener 4148 dibagi menjadi dua bagian dan masing masing mendapat 4 input gerbang OR dari IC CD 4017.

IC HCF14017 BE ini mempunyai karakteristik dapat mengaktifkan salah satu bit outputnya saja dan mampu memberikan arus sampai 10mA. Arus output ini sudah cukup untuk menyalakan sebuah led dengan kecerahan yang cukup. IC CMOS ini cukup baik kerjanya terutama dengan tegangan suplai yang daerah kerjanya sangat lebar yaitu mulai 3.0 VDC sampai 18VDC. Dalam proyek ini akan dipilih tegangan 9 VDC.

IC 4017 yang sering dikenal sebagai Jhonson Counter dan paling sering digunakan pada rangkaian lampu berjalan. IC 4017 mempunyai 10 keluaran yang tercacah secara bergilir, yaitu mulai dari O0 (pin 3) sampai dengan O9 (pin 11). Anda bisa melihat keterangan pin IC 4017 beserta table kebenaran pada gambar di bawah ini :

TABEL KEBENARAN IC 4017
MR	CP0	CP1	OPERATION
H	X	X	O0 = O5-9 = H;O1 to O9 = L
L	H	N	Counter advances
L	P	L	Counter advances
L	L	X	No change
L	X	H	No change
L	H	P	No change
L	N	L	No change
H = HIGH state (the more positive voltage) L = LOW state (the less positive voltage) X = state is immaterial P = positive-going transition N = negative-going transition n = number of clock pulse transitions

 

Cara Kerja

Adapun cara kerja dari rangkaian miniatur lampu lalulintas ini adalah :

1. Urutan pemilihan waktu dilanjutkan IC CMOS CD4017 sebagai decade counter dan IC NE555 timer. IC NE555 berfungsi membangkitkan sinyal timer/clock(time delay) atau sinyal osilasi.

2. Kaki Keluaran (Output) 1 sampai 4 (Kaki 3,2,4,7) pada IC 4017 Berfungsi sebagai lampu warna merah utara/selatan selain itu juga sebagai lampu warna hijau barat/timur.

3. Kaki Keluaran 10 pada IC 4017 menjadi keluaran bagi kuning utara/selatan, dan kaki 11 menjadi keluaran bagi lampu kuning barat/timur.

4. Rangkaian miniatur lampu lalu lintas ini hanya dapat mengatur lalu lintas pada persimpangan jalan simpang empat. Pada rangkaian ini hanya ada dua paket lampu yang bergantian menyala. Jadi agar dapat menjadi lampu lalu lintas simpang empat pada miniatur caranya dengan menghubungkan lampu lalu lintas yang berseberangan pada miniatur ke satu lampu yang terdapat pada rangkaian.

Sebagai contoh, jika lampu lalu lintas arah barat menyala merah maka lampu lalu lintas arah timur pun menyala merah lalu lampu lalu lintas arah barat menyala hijau begitu juga dengan lampu lalu lintas arah timur pasti akan menyala hijau. Jadi lampu yang menyala dengan warna yang sama adalah lampu lalu lintas arah barat dengan lampu lalu lintas arah timur dan lampu lalu lintas arah utara dengan lampu lalu lintas arah selatan. Sedangkan pada transisi dari lampu merah ke lampu hijau dan lampu hijau ke lampu merah lampu kuning akan menyala secara bersamaan baik utara, selatan, barat, timur.

5. Lamanya waktu nyala lampu bukan hanya dipengaruhi oleh IC 555 saja tetapi juga dipengaruhi oleh IC 4017, perbedaan waktu selama 4 kali nyala lampu, hal ini dapat di jelaskan di dalam diagram pulsa pewaktuan.

Ket :    Pulsa warna ungu adalah pulsa dari output clock

Pulsa warna biru adalah pulsa output normal IC 4017

Pulsa warna merah adalah pulsa lamanya lampu merah menyala

Pulsa warna kuning adalah pulsa lamanya lampu kuning menyala

Pulsa warna hijau adalah pulsa lamanya lampu hijau menyala

Karena semua dioda di beri satu keluaran yaitu warna merah maka Q₀ sampai Q₃ menyimpan keluarannya, misalkan clock 1 masuk Q₀ aktif, clock 2 masuk Q₁ aktif tetapi tetap menyimpan keluaran dari Q₀ jadi dapat dikatan saat clock 2 Q₀ dan Q₁ aktif, proses ini terus berulang hingga pada clock 4 dimana Q₀ , Q₁, Q₂, dan Q₃ aktif, dapat kita lihat pada Pulsa warna merah dimana lampu menyala selama 4 kali proses aktifnya pulsa pada Q₀ , Q₁, Q₂, dan Q_3.

Untuk lampu hijau pun memiliki konsep yang sama dengan lampu merah karena lampu hijau di paralelkan pada lampu merah, ketika lampu merah utara / selatan menyala, lampu hijau di barat / timur pun menyala dengan durasi yang sama yaitu 4 kali proses aktifnya pulsa pada Q₅ , Q₆, Q₇, dan Q₈ bisa kita lihat pada Pulsa warna hijau.

untuk lampu kuning ia memiliki durasi cukup cepat dibandingkan dengan lampu merah ataupun lampu hijau karena hanya aktif pada Q₄ dan Q₉ dapat kita lihat pada Pulsa warna kuning.

1. Lampu kuning akan menyala lebih terang dibandingkan lampu hijau dan merah karena tidak terjadi pembagian arus yang besar pada alur lampu kuning, karena dari kaki 10 atau 11 langsung ke basis, colektor ke VCC, dan emiter ke led kuning, berbeda dengan lampu merah atau hijau yang harus ke IC 4017, dioda, baru transistor, lalu led.

2. Mungkin akan terjadi perbedaan ketika di simulasikan di dalam EWB dengan praktek di protoboard, trafic light ini memiliki kelemahan yaitu terjadi pengresetan jadi ketika lampu hijau menyala hingga kembali lagi ke hijau setelah itu lampu akan di reset, jadi lampu mati semua.

3. Volt yang digunakan adalah 9 volt dc, sebenarnya bisa hingga 18 volt dc tetapi itu tidak akan berpengaruh jauh terhadap cepat atau lambatnya lampu, tetapi berpengaruh terhadap nyalanya lampu.

BAB III

PENUTUP

1. Kesimpulan

Adapun kesimpulan yang dapat dari praktek miniatur lampu lalu lintas  sederhana :

1. Urutan pemilihan waktu dilanjutkan IC CMOS CD4017 sebagai decade counter dan IC NE555 timer. IC NE555 berfungsi membangkitkan sinyal timer/clock(time delay) atau sinyal osilasi.
2. Kaki Keluaran (Output) 1 sampai 4 (Kaki 3,2,4,7) pada IC 4017 Berfungsi sebagai lampu warna merah utara/selatan selain itu juga sebagai lampu warna hijau barat/timur.
3. Kaki Keluaran (Output) 6 sampai 9 (Kaki 1,5,6,9) pada IC 4017 Berfungsi sebagai lampu warna merah barat/timur selain itu juga sebagai lampu warna hijau utara/selatan.
4. Kaki Keluaran 10 pada IC 4017 menjadi keluaran bagi kuning utara/selatan, dan kaki 11 menjadi keluaran bagi lampu kuning barat/timur.

2. Saran

Miniatur lampu lalu lintas ini termasuk mudah untuk di praktekkan, mungkin terlampau sederhana, tetapi perlu ketelitian di dalam pengerjaan, banyak pengembangan didalam lampu lalu lintas, yang sekarang digunakan sudah merancah kedalam sistem pemograman microcontroller. Manfaat dari hasil praktek kali ini kita dapat mengetahui konsep dari Ic 4017, cara kerja nya, dan kegunaannya.

Semoga laporan ini dapat membangun semangat para pembaca sekalian.