Studi Kasus Multiplexer dan Demultiplexer

Studi Kasus Multiplexing dan Demultiplexer 

TUGAS KELOMPOK

Nama anggota kelompok : Dwi Humaira Hafizah Faturahma

                                              Ahsanul Jasir Rafif Ilhami

Sistem pengkabelan mobil yang digunakan saat ini tergolong konvensional, menggunakan kabel individual untuk mengaktifkan komponen kelistrikan yang membuat rumit pengkabelan. Kabel tersebut juga terhubung langsung dengan power, sehingga akan meningkatkan resiko konsleting. Maka dirancanglah metoda multiplexing–demultiplexing untuk efisiensi pengkabelan pada mobil. Tipe IC yang digunakan adalah 74HCT4051, 1 buah multiplexer dan 2 buah demultiplexer. Sistem tersebut untuk mengontrol 15 output pada mobil. Menggunakan Mosfet IRF540N sebagai penghubung power ke beban. Sistem ini membutuhkan frekuensi penggiliran sebesar 52.5 Hz. Berdasarkan pengujian, sistem ini dapat mengontrol output secara memadai, yaitu tidak terlihat berkedip dengan presentase keberhasilan sebesar 100 %. Kata kunci : Pengkabelan kelistrikan mobil, multiplexing, demultiplexing.

Sebuah kendaraan tidaklah terlepas dari komponen elektrik untuk mengontrol beberapa perangkat elektrik yang digunakan seperti sistem penerangan dan juga komponen elektrik lainnya. Sistem koneksi pengkabelan yang digunakan untuk mengaktifkan perangkat–perangkat tersebut masih menggunakan metode konvensional, yaitu menghubungkan langsung beban output ke sumber power menggunakan kabel–kabel individual untuk semua perangkat beban. Sehingga secara kerumitan akan terlihat sangat rumit. Serta dapat meningkatkan potensi terjadinya hubungan arus pendek. Sistem multiplexing demultiplexing adalah sebuah metode pengontrolan data yang menggunakan prinsip penggiliran untuk setiap input yang diterimanya. Sehingga memiliki keuntungan hanya menggunakan satu koneksi kabel untuk mengirimkan data penggiliran tersebut yang bersifat seri. Untuk menanggulangi kerumitan pada sistem pengkabelan mobil saat ini maka dirancang sebuah sistem dengan metoda multiplexing-demultiplexing yang nantinya dapat dijadikan sebagai alternatif yang dapat digunakan untuk pengkabelan pada mobil.

Demultiplxer (DEMUX) merupakan suatu rangkaian elektronika yang mempunyai output dua atau lebih dan hanya mempunyai satu input. Di dalam demultiplexer terdapat suatu pemilih keluaran/outputnya, jadi demultiplexer merupakan rangkaian yang dapat dipilih outputnya untuk meneruskan data dari inputnya. Berkebalikan dari multiplexer yang dapat dipilih intputnya, demultiplexer ini yang dipilih adalah outputnya.

Sistem ini dapat memperingkas pengkabelan pada mobil saat ini sehingga memudahkan dalam melakukan perawatan maupun perbaikan jika terjadi permasalahan. Rancangan rangkaian ini hanya menggunakan 3 buah IC multiplexer-demultiplexer yang dapat mengontrol seluruh perangkat output berjumlah 15 buah. Rangkaian sistem multiplexingdemultiplexing ini dapat mengoperasikan perangkat aksesoris kendaraan mobil seperti fungsi pada normalnya dengan menggunakan frekuensi clock pada rangkaian pembangkit pulsa clock sebesar 420 Hz. Penggunaan frekuensi clock sebesar 420 Hz menghasilkan frekuensi penggiliran pada rangkaian kontrol alamat sebesar 52.5 Hz telah berhasil melakukan penggiliran power pada perangkat output secara memadai dan tidak terlihat berkedip.

 

·                SISTEM KELISTRIKAN MOBIL (Multiplexer)

Multiplexer (MUX) atau selector data adalah suatu rangkaian logika yang dapat menerima satu hingga banyak input data, dan untuk suatu saat tertentu hanya mengizinkan satu data input masuk dan melewati output, yang diatur oleh input selektor. Oleh karena itu, MUX memiliki fungsi sebagai sebuah pengontrol digital. MUX memiliki jumlah kanal input lebih dari 1, minimal 2 atau kelipatan 2, dan hanya memiliki 1 kanal output. Banyaknya selektor dilihat dari banyaknya kanal input seperti terlihat pada gambar.

Sistem Kelistrikan Aksesoris Mobil

Seperti pada pendahuluan, bahwa sistem pengkabelan mobil saat ini masih menggunakan sistem konvensional. Sistem tersebut masih f = 1.44 𝑅𝐴) + (2𝑅𝐵 𝐶1 menggunakan masing–masing kabel yang dikoneksikan dengan tiap–tiap perangkat output, seperti terlihat pada gambar 6, Sehingga secara pengkabelan akan terlihat sangat rumit. Serta kabel tersebut juga terkoneksi langsung dengan power, sehingga akan meningkatkan terjadinya konsleting listrik.

Untuk menanggulangi problem kerumitan dan juga potensi konsleting listrik yang cukup tinggi pada sistem pengkabelan konvensional, maka dirancanglah sebuah sistem dengan metoda multiplexing-demultiplexing dalam pengkabelan perangkat kelistrikan mobil.

Pada bagian input terdiri dari 8 buah data masukan yang bersifat paralel. Data masukan tersebut bersumber dari switch kontrol pada bagian kemudi. Setelah itu data tersebut akan digilir dan dikirimkan oleh komponen multiplexer. Pengiriman data dari multiplexer ke demultiplexer bersifat seri, karena hanya menggunakan satu koneksi kabel saja. Setelah data tersebut diterima oleh komponen demultiplexer berupa data seri yang masih bersusun antara data satu dan data lainnya, lalu dipisahkan menjadi banyak keluaran secara bersamaan atau paralel sesuai dengan input yang diberikan.

Rancangan Proses

Diagram blok pada gambar dibawah menunjukkan bagian–bagian yang digunakan dalam keseluruhan sistem rancangan. Terdiri dari bebepara komponen seperti multiplexer, demultiplexer, kontrol alamat, driver power dan juga beban output.

Rangkaian input multiplexer

Rangkaian input multiplexer ini terdiri dari switch kontrol pusat dan IC multiplexer. Switch kontrol pusat yang pada sistem konvensional digunakan untuk menghubungkan secara langsung perangkat aksesoris atau beban dengan power 12 volt pada aki mobil. Dengan kata lain penggunaan ini hanya sebagai saklar power untuk perangkat aksesoris mobil. Sedangkan pada perancangan digunakan sebagai input data untuk sistem multiplexing demultiplexing. Saklar-saklar tersebut dihubungkan secara paralel dengan sumber tegangan 5 Volt dan dihubungkan sebagai input kontrol ke IC multiplexer 74HCT4051 yang memiliki jumlah channel 8 buah, yaitu channel X0 sampai dengan channel X7. 

Data yang masuk pada IC multiplexer akan digilir satu persatu oleh sinyal kontrol pengalamatan yang dilambangkan dengan C, B, dan A dan INH atau enable yang dikirimkan dari rangkaian kontrol pengalamatan. Data pada C, B dan A ini bekerja secara biner, mulai dari data 000 sampai dengan data 111 yang akan membuka channel X0 sampai dengan channel X7. Kontrol pengalamatan ini bersifat kontinyu dan berurutan, sehingga penggiliran channel akan dimulai dari channel X0 hingga channel X7 secara periodik atau berulang. Sedangkan INH adalah enable yang bersifat actif low, artinya IC multiplexer akan bekerja jika input INH bernilai low, tetapi jika INH diberikan nilai high, maka output X akan bernilai low tanpa memperhatikan nilai C, B, A. Penggiliran tersebut memiliki timing sesuai dengan frekuensi yang dihasilkan oleh pembangkit pulsa clock. Frekuensi clock yang membentuk sinyal kontrol alamat yang berfungsi untuk melakukan penggiliran masing–masing output adalah sebesar 420 Hz. Frekuensi clock tersebut untuk mengoperasikan semua channel yang berjumlah 8 buah secara bergiliran. Sehingga timing penggiliran untuk masing–masing channel tersebut adalah sebesar 52.5 Hz.

HASIL DAN BAHASAN

Pengujian alat ini dimaksudkan untuk memastikan bahwa alat yang dibuat dapat berfungsi untuk mengoperasikan perangkat aksesoris mobil menggunakan sistem multiplexing yang dapat dijadikan sebagai salah satu alternatif dalam hal pengoperasian perangkat aksesoris mobil yang dapat digunakan di kemudian hari. Adapun yang menjadi titik berat pengujian alat adalah :

o   Pengujian pendahuluan.

o   Pengujian fungsional menyeluruh

o   Pengujian frekuensi

Pengujian pendahuluan ini dilakukan untuk mencari nilai setelan RA pada frekuensi clock yang memadai agar beban output dapat berfungsi dengan normal, meskipun sebenarnya beban bekerja tidak secara kontinyu.

Tabel di atas adalah hasil pengujian nilai resistansi RA setelah dilakukan pengulangan hingga 5 kali pengujian. Sehingga nilai rata–rata dari pengukuran tersebut adalah sebesar 10.26 KΩ. Pengujian fungsional menyeluruh dilakukan dengan maksud menguji secara fungsi keseluruhan sistem dalam satu kesatuan rangkaian yang utuh. Mulai dari aksi yang diberikan pada switch kontrol pusat hingga reaksi yang dihasilkan pada beban output. Dengan tujuan agar rangkaian multiplexer demultiplexer ini dapat bekerja sesuai dengan fungsi seharusnya. Sehingga rangkaian ini dapat digunakan sebagai salah satu alternatif yang dapat digunakan dalam pengkabelan perangkat aksesoris pada mobil. Selain itu juga sambil mengamati beban output yang menyala akibat pengaruh daya atau power yang terputus atau mendapatkan penggiliran.

Berdasarkan hasil pengujian fungsional satu per satu pada tabel di bawah, dapat dilihat bahwa ketika salah satu switch kontrol input diaktifkan dan input lain dimatikan, maka beban output yang menyala adalah sesuai dengan input yang diaktifkan, dan untuk input yang tidak diaktifkan beban tidak menyala. Serta secara visual untuk beban yang aktif baik itu berupa cahaya, suara maupun gerak semuanya menyala dengan normal dan tidak berkedip.

Berdasarkan data tersebut, maka secara pengujian fungsional satu per satu ini sudah sesuai dengan fungsinya. Penggunaan mosfet dengan tipe IRF540N sebagai driver power untuk mengaktifkan perangkat output dengan tegangan 12 volt dinilai berhasil, karena pada output terlihat menyala dengan kontinyu atau tidak berkedip dan mampu untuk mensupplai kebutuhan arus untuk masing–masing perangkat output pada mobil. Sedangkan untuk komponen relay mekanik memiliki waktu kontak yang lebih lama jika dibandingkan dengan mosfet yang bersifat elektronik. Sehingga akan berpotensi relay tidak akan mampu untuk melakukan kontak sebanyak 52 kali setiap 1 detik, yang mengakibatkan akan berkedipnya perangkat output jika menggunakan frekuensi yang lebih cepat lagi. Selain itu juga masa pakai relay mekanik yang lebih pendek dibanding dengan mosfet. Atas dasar tersebut, jelas bahwa penggunaan mosfet dengan tipe IRF540N lebih tepat digunakan sebagai komponen driver power.

Untuk pengujian fungsi kombinasi terdiri dari 4 kondisi yaitu kondisi siang hari, kondisi malam hari, kondisi siang hari dengan hujan, kondisi malam hari dengan hujan. Pengujian kombinasi tersebut dilakukan dalam rangka mensimulasikan kondisi aktual berkendara yang umum ditemui. Adapun kombinasi untuk tiap–tiap kondisi adalah sebagai berikut.

o  Kondisi 1 (siang hari) = Sein kiri, sein kanan, klakson.

o  Kondisi 2 (malam hari) = Sein kiri, sein kanan, lampu jauh, lampu dekat, klakson.

o  Kondisi 3 (siang hari dengan hujan) = Sein kiri, sein kanan, klakson, wiper, nozzle air.

o  Kondisi 4 (malam hari dengan hujan) = Sein kiri, sein kanan, lampu kabut, lampu jauh,    lampu dekat, klakson, wiper, nozzle air.

Berdasarkan hasil pengujian kombinasi dengan 4 kondisi seperti ditunjukkan pada tabel dibawah, dapat dilihat bahwa beban output yang menyala sudah sesuai dengan input yang diberikan. Begitu juga ketika input tidak diaktifkan maka beban output juga tidak menyala. Selain itu semua output tersebut yang berupa cahaya, suara, dan gerak menunjukkan menyala yang normal, cahaya tidak berkedip, suara yang tidak terputus, dan bergerak normal. Berdasarkan data tersebut, maka secara pengujian dengan 4 kombinasi sudah sesuai dengan fungsinya.

Pengujian frekuensi dilakukan untuk membuktikan bahwa nilai frekuensi clock pada rangkaian pembangkit pulsa clock yang telah dihitung sebesar 420 Hz memakai rumus (1) berdasarkan setelan nilai RA hasil pengujian pendahuluan diatas, adalah sesuai dengan nilai frekuensi aktual yang didapat. Nilai frekuensi aktual tersebut didapatkan dengan melakukan pengukuran langsung pada rangkaian pembangkit pulsa clock.

Data tersebut diambil dengan menggunakan oscilloscope dengan parameter setelan time/div adalah 5 ms/div dan juga untuk parameter volt/div adalah 5 volt/div. Dari hasil tersebut didapatkan nilai frekuensi sebesar 420 Hz. Nilai ini persis sama dengan hasil perhitungan. Sedangkan untuk nilai frekuensi kontrol pengalamatan yang berfungsi sebagai penggiliran untuk input sebanyak 8 bit adalah sebesar 52 Hz.

 

REFERENSI

Alam Putra, Rachmad. (2013) Elektronika Analog.Jakarta : Deepublish.

Bisho, Owen. (2010) Electronic Circuit and system.Germany : Electronicscir.

Bushiharto, Widodo. (2011) Elektronika Digital dan Sistem Embedded.Jakarta : Gramedia. Eggleston, Dennis. (2012) Basic Electronics for Scientists and Engineers.Cambridge : winley

Mosfet characteristic. https://en.wikipedia.org/wiki/MOSFET MOSFET p-type switching. https://electronics.stackexchange.com/questions/3 53218/p-channel-mosfet-switch

http://repository.istn.ac.id/2658/1/L20%20Naskah%20Jurnal%20Sinusoida%20%28Mux-Demux%20Kelistrikan%20Mobil%29.pdf