LAPORAN PRAKTIKUM INSTRUMENTASI TEKNIK
SIMULASI RANGKAIAN CATUDAY CATUDAYA A DAN PENGKONDISI SINYAL SINYAL
NAMA NIM KELOMPOK ASISTEN HARI HARI/T /TA ANGGA NGGAL L
: GEMALA HARDINASINTA : G41113514 : III (TIGA) : 1. MUH QAYYUM HAMKA 2. ANDI MUHAMMAD TAMRIN TAMRIN : SENI SENIN/ N/23 23 MAR MARET ET 2015 2015
LAORATORIUM INSTRUMENTASI TEKNIK PROGRAM STUDI TEKNIK PERTANIAN !URUSAN TEKNOLOGI PERTANIAN "AKULTAS "AKULTAS PERTANIAN UNI#ERSITAS HASANUDDIN MAKASSAR 2015
I.
PENDAHULUAN
1.1. L$%$& '$$*+ Pembuatan alat ukur menggunakan sensor memerlukan sebuah sumber
tenaga untuk memberikan arus pada rangkaian pengkonversi besaran. Sumber tenaga yang digunakan berupa catu daya atau power supply. Jenis-jenis catu daya disesuaikan dengan input yang dibutuhkan oleh rangkaian, dapat berupa arus AC atau arus bolak-balik dan arus DC atau arus searah. erdapat tiga jenis catu daya yang dapat mengubah arus AC menjadi arus DC, yaitu catu daya setengah gelombang, catu daya gelombang penuh, dan catu daya simetris. Selain catu daya pembuatan alat ukur juga memerlukan pengkondisi sinyal yang digunakan untuk menyesuaikan sinyal keluaran dari sensor sehingga dapat dikonversi ke bentuk besaran yang sesuai. Pengkondisi sinyal yang digunakan untuk merubah sinyal ke bentuk sinyal lain dapat berupa rangkaian operational amplifier atau penguat, rangkaian penyaring atau filter , pengkonversi atau konverter, dan rangkaian untuk transmisi data. Dalam perancangan rangkaian catu daya dan pengkondisi sinyal dapat digunakan software Proteus
untuk
mensimulasiakan
rangkaian
tersebut
menggunakan komputer. Dengan menggunakan software pengujian rangkaian dapat dilakukan dengan lebih mudah dan lebih cepat karena komponen yang dibutuhkan telah tersedia di library dari software serta tidak memerlukan banyak !aktu untuk menghubungkan tiap komponen pada rangkaian tersebut. Selain itu dengan menguji rangkaian menggunakan software maka nilai input yang diberikan dan nilai dari tiap-tiap komponen dapat disesuaikan dengan mudah. "erdasarkan uraian diatas dilaksanakanlah praktikum simulasi rangkaian catu daya dan pengkondisian sinyal sehingga dapat dipahami mengenai rangkaian catu daya dan pengkondisian sinyal, jenis-jenis, serta komponen-komponen yang
digunakan pada rangkaian catu daya dan pengkondisian sinyal, serta dapat melakukan simulasi rangkaian tersebut menggunakan software. 1.2. T,-,$* $* K'+,*$$* ujuan dari praktikum simulasi rangkaian catu daya dan pengkondisian
sinyal ini adalah agar mahasis!a mampu memahami rangkaian catu daya dan pengkondisian sinyal. Agar mahasis!a mengetahui jenis-jenis catu daya. Agar mahasis!a
mampu
mengetahui
komponen-komponen
catu
daya
dan
pengkondisian sinyal serta mahasis!a mampu mensimulasikannya menggunakan software Proteus. #egunaan dari praktikum simulasi rangkaian catu daya dan pengkondisian sinyal adalah agar dapat membuat simulasi suatu rangkaian menggunakan software yang dapat diman$aatkan dalam pembuatan alat ukur menggunakan sensor.
II.
TIN!AUAN PUSTAKA
2.1. C$%, D$$
Catu daya atau power supply merupakan suatu rangkaian elektronik yang mengubah arus listrik bolak-balik menjadi arus listrik searah. Catu daya menjadi bagian yang penting dalam elektonika yang ber$ungsi sebagai sumber tenaga listrik misalnya pada baterai atau accu. Catu daya atau power supply juga dapat digunakan sebagai perangkat yang memasok energi listrik untuk satu atau lebih beban listrik %Amaliya, &'(&). Secara umum prinsip rangkaian catu daya terdiri atas komponen utama, yaitu* trans$ormator, dioda dan kapasitor. Dalam pembuatan rangkaian catu daya, selain menggunakan komponen utama juga diperlukan komponen pendukung agar rangkaian tersebut dapat ber$ungsi dengan baik. #omponen pendukung tersebut antara lain* +D, resistor, dan C regulator %Amaliya, &'(&). Catu daya sumber AC tegangannya berayun se!aktu-!aktu pada kutub positi$ dan se!aktu-!aktu pada kutub negati$, sedangkan sumber DC selalu pada satu kutub saja, positi$ saja atau negati$ saja. Dari sumber AC dapat disearahkan menjadi sumber DC dengan menggunakan rangkaian penyearah yang di bentuk dari dioda %Amaliya, &'(&). enurut /ovita %&'(0), ada tiga macam rangkaian catu daya penyearah dasar, yaitu* &.(.(. Catu daya setengah gelombang Pada rangkaian setengah gelombang hanya memerlukan satu dioda saja. Penyearah setengah gelombang hanya satu $ase gelombang yang diteruskan, sementara $ase lainnya ditahan.
1ambar (. 2angkaian dan keluaran catu daya setengah gelombang &.(.&. Catu daya gelombang penuh Pada rangkaian gelombang penuh kedua $ase gelombang diteruskan setelah sebelumnya mengubah $ase dari salah satu gelombang sehingga $ase gelombang menjadi seragam. Catu daya gelombang penuh menggunakan dua buah dioda.
1ambar &. 2angkaian dan keluaran catu daya gelombang penuh &.(.3. Catu daya gelombang simetris Catu daya simetris disebut juga dengan catu daya keluaran ganda merupakan catu daya yang menghasilkan output ganda dengan tegangan output yang saling berkebalikan terhadap ground . 2angkaian ini menggunakan empat buah dioda atau satu buah dioda jembatan, empat buah kapasitor, dan sebuah tra$o C.
1ambar 3. 2angkaian dan keluaran catu daya simetris
2.2. P'*+* S*$
Pengkondisian sinyal merupakan suatu konversi sinyal menjadi bentuk yang lebih sesuai yang diperlukan untuk antarmuka dengan elemen-elemen lain dalam suatu kontrol proses %lisa, &'(&). enurut 4er!inantyo dan 4idayat %&'(0), beberapa jenis pengkondisi sinyal antara lain* &.&.(. Penguat %Operational-Amplifier ) Penguat digunakan apabila pada suatu kondisi keluaran yang dihasilkan oleh sensor tidak cukup besar untuk masuk ke mikrokontroller yang akan memproses data. 5leh karena itu, digunakan penguat untuk memperbesar output tegangan dari sensor. erdapat beberapa jenis penguat, yaitu* A. Penguat Inverting 2angkaian penguat inverting merupakan rangkaian penguat pembalik dengan impedansi masukan sangat rendah. 2angkaian penguat inverting akan menerima arus atau tegangan dari tranduser sangat kecil dan akan membangkitkan arus atau tegangan yang lebih besar. Pada penguat inverting sinyal masukannya dibuat melalui input inverting. 2angkaian ini adalah pengubah dari arus menjadi tegangan dan digerakkan oleh sumber tegangan dan bukan sumber arus.
1ambar 0. 2angkaian Inverting B. Penguat Non Inverting
2angkain ini dapat digunakan untuk memperkuat isyarat AC maupun DC dengan keluaran yang tetap se$ase dengan masukan. Dengan isyarat masukan dikenakan pada terminal masukan non inverting , besarnya penguatan tegangan tergantung pada harga in R dan FR yang dipasang. Penguat non inverting ini memiliki masukan yang dibuat melalui input non-inverting . Dengan demikian tegangan keluaran rangkaian ini akan satu $asa dengan tegangan input -nya.
1ambar 6. 2angkaian Non Inverting . Penguat Integrator 2angkaian op-amp untuk $ungsi integrasi termasuk rangkaian yang penting. 2angkaian integrator banyak digunakan dalam 7komputer analog 8 sebagai alat bantu untuk menyelesaikan persamaan integral . 2angkaian ini dapat dibuat dengan menempatkan kapasitor pada masukan membalik dan keluaran dan masukan tak-membalik ditanahkan. 2angkaian integrator ini juga berasal dari rangkaian inverting dengan tahanan umpan baliknya diganti dengan kapasitor.
1ambar 9. 2angkaian Integrator !. Penguat Di$erensiator 2angkaian di$$erensiator adalah rangkaian aplikasi dari rumusan matematika yang dapat dipengaruhi dari kerja kapasitor. Di$erensiator dapat juga dilihat sebagai tapis pele!at-rendah dan dapat digunakan sebagai tapis akti$.
1ambar :. 2angkaian Di$erensiator &.&.&. Filter Filter merupakan salah satu metode pengendalian noise. Pengendalian noise diperlukan agar sistem berjalan sebagaimana mestinya dengan menganulir gangguan yang tidak diinginkan. erdapat dua jenis filter yaitu low pass filter dan "ig" pass filter . #ow Pass Filter %+P;) atau filter lolos ba!ah adalah filter yang hanya mele!atkan sinyal dengan $rekuensi yang lebih rendah dari $rekuensi
cut-off %$c) dan akan melemahkan sinyal dengan $rekuensi yang lebih tinggi dari $rekuensi cut-off %$c). Pada filter +P; yang ideal sinyal dengan $rekuensi diatas $rekuensi cut-off %$c) tidak akan dile!atkan sama sekali %tegangan output < ' volt ). Filter "ig"-pass atau sering juga disebut dengan filter lolos atas adalah suatu rangkaian yang akan mele!atkan suatu isyarat yang berada diatas $rekuensi cut-off %=c) sampai $rekuensi cut-off %=c) rangkaian tersebut dan akan menahan isyarat yang ber$rekuensi diba!ah $rekuensi cut-off %=c) rangkaian tersebut.
1ambar >. #ow Pass Filter dan $ig" Pass Filter 2.3. !'$%$* Wheatstone
Jembatan w"eatstone merupakan salah satu rangkaian elektronika yang digunakan untuk mengukur resistansi, yang terdiri dari susunan komponen komponen elektronika yang berupa resistor dan catu daya. Prinsip dasar dari jembatan w"eatstone adalah keseimbangan. Arus akan mengalir menuju polaritas yang lebih rendah, jika terdapat persamaan polaritas antara kedua titik maka arus tidak akan mengalir dari kedua titik tersebut %?bal, &'(().
1ambar @. 2angkaian Jembatan %"eatstone III. METODOLOGI PRAKTIKUM 3.1. $%, $* T'6
%$Praktikum
simulasi rangkaian
catu daya
dan
pengkondisian
sinyal
dilaksanakan pada hari Senin, &3 aret &'(6 pukul (6.''(:.'' BA, di +aboratorium nstrumentasi eknik, Program Studi eknik Pertanian, Jurusan eknologi Pertanian, ;akultas Pertanian, niversitas 4asanuddin, akassar. 3.2. A$% $* Software
Alat yang digunakan pada praktikum simulasi rangkaian catu daya dan pengkondisian sinyal adalah laptop dan monitor . &oftware yang digunakan pada praktikum simulasi rangkaian catu daya dan pengkondisian sinyal adalah software Proteus ' Professional . 3.3. P&',& K'&-$
Prosedur kerja yang dilakukan pada praktikum simulasi rangkaian catudaya dan pengkondisian sinyal adalah* a. b.
enyalakan laptop dan membuka software Proteus. emasukkan komponen yang dibutuhkan yaitu tra$o, resistor, +D, dioda,
c.
C, dan kapasitor ke dalam bidang kerja. enghubungkan komponen-komponen tersebut agar menjadi rangkaian catu
d.
daya setengah gelombang, gelombang penuh dan gelombang simetris. elakukan simulasi menggunakan osiloskop dan multimeter.
e.
$.
engulangi prosedur b,c,d dan merangkai komponen tersebut menjadi pengkondisi sinyal untuk masukan analog . elakukan simulasi menggunakan osiloskop dan multimeter. I#.
HASIL DAN PEMAHASAN
4.1. H$
1ambar ('. Simulasi 2angkaian Catu Daya
1ambar ((. 1elombang #eluaran Catu Daya pada 5siloskop
1ambar (&. Simulasi 2angkaian Pengkondisi Sinyal 4.2. P'$7$$*
Simulasi rangkaian catu daya dan pengkondisi sinyal dilakukan dengan menggunakan software Proteus. 2angkaian catu daya yang disimulasikan adalah rangkaian catu daya simetris. "erdasarkan hasil simulasi catu daya yang dirangkai dapat mengubah gelombang sinus menjadi gelombang yang saling berkebalikan dengan ground dan memiliki nilai tegangan yang sama. 1elombang tersebut terbentuk akibat penggunaan dioda jembatan yang dihubungkan dengan kapasitor. 1elombang yang mengarah ke atas terbentuk setelah keluar melalui kaki dioda jembatan bagian depan yang menyearahkan tegangan menjadi positi$, sementara gelombang yang mengarah ke ba!ah terbentuk setelah keluar melalui kaki dioda jembatan bagian belakang yang menyearahkan tegangan menjadi negati$. 4al ini sesuai dengan pendapat Amaliya %&'(&), bah!a sumber AC dapat disearahkan menjadi sumber DC menggunakan rangkaian penyearah yang dibentuk dari dioda. Catu daya simetris merupakan catu daya yang menghasilkan output ganda dengan tegangan output yang saling berkebalikan terhadap ground .
egangan keluaran yang dihasilkan oleh catu daya tersebut tidak melebihi (& volt , hal ini dikarenakan penggunaan C :>(& dan :@(& yang menjaga tegangan keluaran agar berada di rentang (& volt . 4al ini sesuai dengan pendapat Amaliya %&'(&), bah!a komponen tambahan untuk catu daya adalah C yang ber$ungsi sebagai penstabil atau regulator. Simulasi rangkaian pengkondisi sinyal menggunakan software Proteus menunjukkan bah!a nilai input dari sensor +D2 yang berupa hambatan dapat dikonversi ke bentuk tegangan setelah melalui rangkaian tersebut. Pengkondisi sinyal yang digunakan adalah rangkaian penguat di$$erensial yang memiliki dua masukan. 4al ini sesuai dengan pendapat 4er!inantyo dan 4idayat %&'(0), bah!a salah satu jenis penguat adalah penguat di$$erensial yang ber$ungsi untuk menghitung selisih antara dua input . Sebelum masuk ke dalam penguat di$$erensial input yang masih berupa tahanan dikonversi ke bentuk tegangan menggunakan empat buah resistor yang disebut rangkaian jembatan w"eatstone. 4al ini sesuai dengan pendapat ?bal %&'((), bah!a jembatan w"eatstone merupakan salah satu rangkaian elektronika yang digunakan untuk mengukur resistansi, yang terdiri dari susunan komponen komponen elektronika yang berupa resistor dan catu daya.
#.
PENUTUP
5.1. K'6,$*
"erdasarkan praktikum yang telah dilakukan dapat disimpulkan bah!a* (.
2angkaian catu daya ber$ungsi untuk mengubah tegangan AC menjadi DC dan sebagai sumber tenaga pada suatu rangkaian.
&.
#omponen utama yang digunakan pada rangkaian catu daya adalah trans$ormator, dioda, dan kapasitor.
3.
2angkaian pengkondisi sinyal ber$ungsi untuk menyesuaikan suatu bentuk sinyal menjadi bentuk lainnya sesuai dengan bentuk yang dibutuhkan.
0.
Jenis-jenis
pengkondisi
sinyal
antara lain penguat, penyaring, dan
pengkonversi.
5.2. S$&$*
Sebaiknya pada praktikum simulasi rangkaian catu daya dan pengkondisi sinyal diperlihatkan beberapa contoh rangkaian pengkondisi sinyal dan dijelaskan bagaimana prinsip kerja dari rangkaian tersebut.
DA"TAR PUSTAKA
Amaliya, #husna. &'(&. Pemba"asan Power &upply. !!!.academia.edu. Diakses pada tanggal && aret &'(6 pukul &'.(' BA. /ovita, Sari Sami. &'(0. Rang(aian Penyeara" )elombang dan atu !aya. !!!.academia.edu. Diakses pada tanggal && aret &'(6 pukul &'.(> BA. lisa. &'(&. Instrumen Peng(ondisi &inyal . niversitas 1adjah ada* ogyakarta. 4er!inantyo dan 4idayat. &'(0. Peng(ondisi &inyal . niversitas Diponegoro* Semarang. ?bal. &'((. Pra(ti(um &istem Instrumentasi *embatan %"eatstone. niversitas 1unadarma* Jakarta.
