Loker Berbasis PIN 4 Digit

Loker berbasis PIN 4 digit menggunakan keypad 4X4.

1. Keypad 4X4
2. Keypad encoder (MM74C922)
3. Shift register (74LS194)
4. Comparator (7485)
5. 2:1 Multiplexer (4019)
6. 7 Segment decoder (4511)
7. 7 Segment display
8. Latch (74HC74)
9. NOT gate
10. 4 input OR gate
11. 2 input OR gate
12. 2 input XOR gate
13. 2 input AND gate
14. 4 input AND gate
15. Diode
16. NPN Transistor
17. Relay
18. Capacitor
19. Buzzer
20. LED
21. DIP switch
22. Solenoid lock

Berikut Block Diagram dari sistem.

Berikut Flowchart dari sistem.

Dapat dilihat block diagram dari rangkaian ini. Bermula dari keypad yang kemudian akan di encode ke bentuk binary oleh encoder. Binary tersebut kemudian masuk ke rangkaian shift register yang berfungsi sebagai memori, rangkaian memori yang terpilih tergantung dengan switch yang diaktifkan. Dari shift register ini, data dikirim ke berbagai tempat. Yang pertama adalah ke comparator yang kemudian membandingkan kedua input, dan jika benar maka akan relay akan berganti dan kunci solenoid akan terbuka. Yang kedua adalah multiplexer yang memilih data binary yang dikirim ke 7 segment decoder dan kemudian ditampilkan ke 7 segment display. Dan yang terakhir, jika switch yang dinyalakan adalah untuk membuka lokernya, maka akan tersambung ke counter circuit yang menghitung berapa banyak kombinasi PIN yang telah dicoba, dan jika melebihi 3 maka alarm/buzzer akan menyala.

Juga terdapat 3 buah LED yang menunjukkan status loker di saat tersebut. Jika LED biru menyala maka loker sedang dalam keadaan terbuka. Jika LED merah menyala maka loker sedang dalam keadaan terkunci. Dan jika LED kuning menyala, maka user telah memasukkan PIN yang salah sebanyak 3 kali dan alarm sedang berbunyi.

Di skematik ini, motor merepresentasikan kunci solenoid. Rangkaian bisa dibagi menjadi beberapa bagian inti yang bisa dilihat dari warna yang berbeda-beda

Bagian inti pertama atau yang ditandai dengan warna merah adalah Keypad 4X4 Dengan Encoder Dan Clock Generator. Pada bagian ini, input user pada keypad akan dikonversi menjadi bentuk binary oleh encoder. Juga terdapat rangkaian beberapa OR gate dengan XOR gate yang dikoneksikan dengan NOT gate yang gunanya memberi CLOCK untuk sistem. Clock generator ini berfungsi dimana ketika tidak ada tombol yang di tekan, maka signal akan menjadi 0, dan ketika ada tombol yang ditekan, maka signal akan menjadi 1. Perubahan dari 0 ke 1 inilah yang berfungsi sebagai CLOCK pulse pada sistem.

Pada bagian ini, output dari encoder digunakan sebagai input untuk shift register. Bisa dilihat terdapat 4 buah shift register dimana output dari yang pertama dijadikan input untuk yang kedua dan seterusnya. Kumpulan shift register ini berfungsi sebagai memori dimana tiap terjadi perubahan CLOCK (0 ke 1), binary dari encoder akan pindah ke shift register pertama, binary pada shift register pertama akan pindah ke yang kedua, kedua akan pindah ke yang ketiga, dan ketiga akan pindah ke yang keempat. Sehingga masing-masing shift register akan menyimpan 1 digit PIN.

Dalam sistem ini terdapat dua buah rangkaian memori ini. Yang dibawah adalah untuk menyimpan PIN yang digunakan untuk mengunci loker, sedangkan yang diatas menyimpan kombinasi 4 digit yang digunakan untuk membuka lokernya. Rangakaian memori yang sedang aktif tergantung dengan switch mana yang sedang dalam posisi aktif.

Pada bagian ini, terdapat 4 buah comparator yang terhubung dengan kedua rangkaian memori sebagai inputnya. Masing-masing comparator berfungsi membandingkan kedua input yang diterima dan output yang dihasilkan ada 3:

A<B

A>B

A=B

Pada sistem ini, karena kita hanya ingin loker terbuka ketika PIN sudah benar, maka output A=B yang digunakan. sehingga output jika A<B dan A>B adalah 0, sedangkan output jika A=B adalah 1.

Pada bagian ini, terdapat AND gate 4 input yang dikoneksikan dengan pin A=B pada masing-masing comparatornya. Hal ini karena kita ingin loker untuk terbuka hanya ketika 4 digit PIN nya sudah benar. Output dari gate tersebut dihubungkan dengan LED berwarna biru dan disambugkan dengan pin BASE pada transistor NPN. pin COLLECTOR dari transistor dihubungkan dengan rangkaian relay dimana pin NO (Normally Open) dihubungkan dengan kunci solenoid dan baterai, dan pin NC (Normally Closed) dikoneksikan dengan resistor dan LED berwarna merah. Relay dihubungkan dengan diode untuk mencegah terjadinya arus balik dalam sistem. Guna transistor NPN disini adalah seperti switch dimana arus akan mengalir dari pin COLLECTOR ke EMITTER hanya jika terdapat arus yang masuk di BASE.

Pada bagian ini, terdapat 5 buah Multiplexer yang masing-masing dihubungkan dengan 7 segment decoder dan 7 segment display. Multiplexer disini mengambil input dari kedua rangkaian memori pada sistem dan memilih salah satunya untuk dijadikan output. Memori mana yang terpilih tergantung dengan switch memori yang dinyalakan. Setelah output multiplexer sudah didapat, data dalam bentuk BCD (Binary coded decimal) akan diubah menjadi bentuk 7 segment yang kemudian akan ditampilkan pada 7 segment display masing-masing agar pengguna dapat membaca input yang telah mereka masukkan.

Pada bagian ini terdapat sebuah 4 bit asynchronous counter circuit yang gunanya menghitung berapa input yang telah dimasukkan ketika ingin membuka loker. Karena kita ingin alarm menyala hanya jika 3 kombinasi salah telah dimasukkan, maka sebuah AND gate 4 input digunakan. Hal ini karena untuk memasukkan 1 kombinasi 4 digit dan menekan "OK" memerlukan 5 input, dan karena 3 kali maka 3x5 = 15. 15 dalam binary adalah 1111 sehingga memerlukan AND gate yang outputnya 1 hanya ketika terdapat 4 buah input 1111. AND gate tersebut dilewati ke AND gate lagi yang dihubungkan dengan switch memori atas sehingga counter hanya menyala ketika ingin membuka loker yang terkunci. Output dari gate tersebut dijadikan sebagai BASE untuk transistor NPN dimana COLLECTORnya disambungkan dengan relay. Pin NO (Normally Open) pada relay terhubung dengan buzzer dan LED berwarna kuning serta sebuah baterai. Sehingga alarm/buzzer hanya akan menyala jika counter sudah mencapai 15.

Diatas ini merupakan sebuah tabel berisi hasil yang didapat dari sistem.

Berikut model 3D lokernya dari berbagai sisi. Terdapat berbagai komponennya seperti keypad, 3 buah LED, 4 switch, dan kunci solenoid. Switch yang didalam adalah untuk memori yang menyimpan kombinasi PIN untuk mengunci loker, sedangkan switch yang diluar digunakan untuk memori yang menyimpan kombinasi PIN yang dicoba oleh pengguna untuk membuka lokernya.

Link Poster: https://drive.google.com/file/d/1WEh0q9ZrEkv-iifkAf8ukUBZa-aqHl6R/view?usp=sharing