PENERAPAN METODA MULTIPLEXING – DEMULTIPLEXING PADA SISTEM KELISTRIKAN MOBIL

 RANGKUMAN ARTIKEL

Sumber : https://ejournal.istn.ac.id/index.php/sinusoida/article/download/1123/753

Link Video Presentasi Youtube :

https://youtu.be/Y5csFMCvojc?si=LKbkBP-1xPH3rVw5

PENERAPAN METODA MULTIPLEXING – DEMULTIPLEXING PADA SISTEM KELISTRIKAN MOBIL 

        1.    PENDAHULUAN

Kendaraan mobil dilengkapi berbagai komponen listrik seperti lampu penerangan, klakson, dan wiper, yang dioperasikan melalui saklar atau tombol kendali pada sisi kemudi. Sistem pengkabelan konvensional menggunakan kabel-kabel mandiri untuk menghubungkan setiap perangkat langsung ke sumber daya listrik (aki), yang menyebabkan kerumitan pengkabelan. Kerumitan ini meningkatkan risiko hubungan arus pendek listrik.Dalam sistem kontrol data, terdapat metode hemat kabel bernama multiplexing-demultiplexing, yang menggabungkan beberapa input secara bergiliran melalui satu saluran menggunakan Multiplexer, lalu memisahkannya kembali ke saluran individu dengan Demultiplexer. Untuk mengatasi masalah kerumitan pengkabelan mobil dan meminimalkan risiko hubungan arus pendek, sistem pengkabelan berbasis prinsip multiplexing-demultiplexing dirancang. Sistem ini diterapkan untuk mengontrol pemberian daya listrik pada perangkat kelistrikan mobil secara lebih efisien.

 

         2.    TINJAUAN PUSTAKA

            2.1 Multiplexer dan Demultiplexer

Multiplexer (MUX), atau disebut juga Data Selector, adalah rangkaian yang dapat menerima banyak input data tetapi hanya mengizinkan satu data input untuk diteruskan ke saluran output pada satu waktu tertentu. Pemilihan data yang diteruskan ke output dikendalikan oleh input pemilih. Sebaliknya, Demultiplexer (deMUX) adalah rangkaian yang menerima satu input data dan meneruskannya ke salah satu dari banyak saluran output, sesuai dengan kendali dari input pemilih. 

Seperti IC 74HCT4051, IC Multiplexer 8 ke 1 saluran yang juga dapat difungsikan sebagai Demultiplexer 1 ke 8 saluran. IC ini memiliki saluran pemilih 3-bit (S2, S1, S0) untuk menentukan salah satu dari 8 saluran input/output (A7 hingga A0) yang disambungkan ke saluran Common Out/In.

             2.2 Pembangkit Pulsa Clock

IC NE555 merupakan komponen elektronik yang banyak digunakan sebagai Pewaktu (Timer) dan Pembangkit Pulsa (Pulse Generator). Dalam mode operasi astable, IC ini berfungsi sebagai pembangkit pulsa clock periodik. Selain itu, IC NE555 juga dapat dimanfaatkan sebagai Time Delay Generator dan Sequential Timing.

Sebagai pembangkit pulsa, konfigurasi nilai kapasi
tor C1 dan C2 bersifat tetap, begitu pula resistansi RB. Penyesuaian frekuensi hanya dapat dilakukan dengan mengatur resistansi RA.

                     

            2.3 Binary Counter 

Binary Counter adalah rangkaian digital yang menghitung pulsa dalam bilangan biner, biasanya dibentuk dari beberapa Flip-Flop atau Bistabil Multivibrator sesuai jumlah bit yang dibutuhkan. Berdasarkan cara kerja pulsa, Binary Counter dibagi menjadi Synchronous dan Asynchronous. Berdasarkan urutan hitungan output, terdapat Up Counter, Down Counter, dan Up-Down Counter. 

             2.4 MOSFET Sebagai Saklar

MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) adalah jenis transistor dengan impedansi masukan (Gate) yang sangat tinggi, hampir tak berhingga. Hal ini memungkinkan MOSFET digunakan sebagai saklar elektronik yang dapat terhubung dengan berbagai jenis gerbang logika. Sebagai saklar, MOSFET dapat mengendalikan ON-OFF kerja beban listrik dengan arus besar dan kecepatan tinggi, serta lebih murah dibandingkan penggunaan relay. Agar MOSFET berfungsi sebagai saklar, cukup mengoperasikannya pada kondisi saturasi (ON) dan cut-off (OFF).

 

         3.    METODOLOGI

            3.1 Konsep dan Rancangan Sistem

Untuk mengatasi kerumitan pengkabelan dan mengurangi risiko hubungan arus pendek pada perangkat kelistrikan mobil, dirancang sistem pengkabelan menggunakan metode MUX-deMUX. Di mana input MUX menerima 8 data dari tombol atau saklar di sisi kemudi untuk mengontrol perangkat seperti Wiper, Klakson, Lampu kabut, Lampu jauh, Lampu dekat, Sein kiri, Sein kanan, dan Nozzle Wiper. Data tersebut dikirim secara serial melalui kabel tunggal ke deMUX, yang kemudian memisahkan data untuk diteruskan ke output masing-masing.

Counter yang menerima pulsa dari Pembangkit Pulsa Clock mengontrol pengalamatan pada MUX dan deMUX, memastikan keselarasan penggiliran di kedua sisi. Data output deMUX mengaktifkan masing-masing MOSFET yang berfungsi sebagai saklar Driver Power untuk menyambungkan perangkat output ke sumber listrik (Aki). 

              3.2 Rangkaian Kontrol Pengalamatan

Rangkaian kontrol pengalamatan menggunakan IC Counter 4518 dan Pembangkit Pulsa Clock berbasis IC 555 dengan komponen pendukung seperti C1 (100 nF), C2 (10 pF), dan RB (12 kΩ). Frekuensi clock sebesar 420 Hz dihasilkan dengan menyetel resistor variabel RA menggunakan metode try-and-error.

             3.3 Rangkaian Input

Rangkaian input terdiri dari 8 Switch Kontrol Pusat dan IC MUX 74HCT4051. Switch ini adalah tombol kendali di sisi kemudi, yang pada sistem konvensional langsung terhubung ke perangkat aksesoris mobil dengan tegangan 12V dari Aki. Dalam sistem ini, tegangan saklar dialihkan ke 5V agar output dapat digunakan sebagai input data ke saluran X0-X7 pada IC MUX. Saluran kontrol Enable (INH) dihubungkan ke level LOW tetap untuk mengaktifkan penggiliran data. Kombinasi biner CBA (000 hingga 111) menentukan giliran masing-masing data X0-X7 yang diteruskan ke output MUX secara berurutan dan berulang.

Frekuensi clock 420 Hz memungkinkan waktu penggiliran 2,4 ms untuk tiap data. Satu siklus penuh dari X0-X7 terjadi dalam 8 x 2,4 ms atau berulang dengan frekuensi 52,5 Hz, memastikan penggiliran berlangsung teratur dan kontinu.

             3.4 Rangkaian Ouput

Rangkaian output terdiri dari 2 unit IC Demultiplexer 74HCT4051 dan 15 Power MOSFET IRF540N sebagai Driver Power. Setiap MOSFET mengendalikan ON/OFF perangkat listrik di bagian depan dan belakang mobil.

• Bagian Depan: Mengontrol 11 perangkat listrik melalui 8 saluran output deMUX. Ini memungkinkan karena ada 3 pasang perangkat yang bekerja paralel: Lampu Kabut kiri-kanan, Lampu Jauh kiri-kanan, dan Lampu Dekat kiri-kanan. 

• Bagian Belakang: Mengontrol 4 perangkat listrik melalui 3 saluran output deMUX. Salah satu pasang perangkat paralel adalah Lampu Belakang kiri-kanan.

Demultiplexer mengarahkan data serial yang diterima dari MUX ke saluran outputnya untuk mengontrol perangkat listrik secara mandiri. Output deMUX mengaktifkan kaki Gate pada MOSFET IRF540N, yang bekerja sebagai saklar untuk menghubungkan atau memutuskan koneksi beban listrik ke Aki mobil melalui koneksi Drain-Source MOSFET.

 

         4.    HASIL DAN BAHASAN

             4.1 Prototipe Sistem

Prototipe sistem telah dikembangkan dengan kemampuan mengendalikan maksimum 15 perangkat listrik mobil melalui 8 saklar/tombol. Objek dan saklar tersebut merepresentasikan perangkat umum di mobil. Instalasi pengkabelan prototipe ditunjukkan pada Gambar dibawah, yang lebih ringkas dibandingkan pengkabelan konvensional.

Namun, kabel biru untuk Lampu Kabin dan Lampu Mundur belum tercakup dalam rancangan karena keterbatasan prototipe, sedangkan kabel hijau untuk Lampu Plat Nomor dapat diparalelkan dengan Lampu Belakang karena pengoperasiannya serupa. Pembatasan ini disebabkan oleh kapasitas input MUX yang hanya mendukung 8 saluran meski deMUX masih memiliki 5 saluran output tak terpakai.

Kedelapan input MUX terhubung ke 8 saklar kendali, sedangkan 15 perangkat output memanfaatkan 11 output deMUX. Empat pasang perangkat, seperti Lampu Kabut, Lampu Belakang, Lampu Jauh, dan Lampu Dekat, dikendalikan oleh saklar yang sama. Tiga pasang lain, seperti Lampu Sein dan Lampu Kabut depan-belakang, dihubungkan ke deMUX berbeda untuk mengoptimalkan efisiensi pengkabelan. Saluran output kedua deMUX ini harus memiliki alamat yang sama untuk menjaga konsistensi kontrol.

              4.2 Pengujian kinerja

Hasil pengujian membuktikan: 

1. Desain sistem dengan metode MUX-deMUX berfungsi optimal untuk mengontrol 15 beban dengan 8 saklar.

2. Power MOSFET IRF540N sebagai driver power bekerja dengan baik, menyuplai kebutuhan arus terbesar, termasuk untuk motor Wiper.

3. Sistem mampu menangani aktivitas mandiri maupun kombinasi beban tanpa menurunkan kinerja.

 

        4. SIMPULAN

Berdasarkan rancangan dan realisasi, termasuk pengujian yang telah dilakukan, maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:

1. Metoda Muliplexing-Demultiplexing dapat diterapkan pada instalasi pengkabelan perangkat kelistrikan aksesoris mobil untuk mengontrol penggiliran suplai tenaga listrik (energizing) Aki mobil.

2. Penerapan metoda MUX-deMUX pada perangkat kelistrikan aksesoris mobil secara signifikan mampu mengurangi kerumitan instalasi pengkabelan.

3. Penerapan metoda MUX-deMUX pada instalasi pengkabelan aksesoris mobil dapat mengurangi potensi terjadinya hubungan arus pendek.

4. Penggunaan IC 74HCT4051 sebanyak 1 unit sebagai MUX dan 2 unit sebagai deMUX di dalam sistem mampu mencakup kontrol terhadap 8 saklar input dan 15 beban output.

5. Frekuensi pulsa clock sebesar 420 Hz cukup memadai menghasilkan kinerja 15 beban dengan 8 saklar secara praktis normal.

6. Penggunaan MOSFET IRF540N sebagai driver power mampu mendukung kebutuhan suplai arus untuk beban terbesar motor wiper.

Link  PPT :

https://www.canva.com/design/DAGax79HyLA/obdI1qNZLwB_3LbEG_LkjA/edit?utm_content=DAGax79HyLA&utm_campaign=designshare&utm_medium=link2&utm_source=sharebutton