LAPORAN PRAKTIKUM

INSTRUMENTASI TEKNIK

SIMULASI RANGKAIAN CATUDAYA DAN PENGKONDISI SINYAL

NAMA

: GEMALA HARDINASINTA

NIM

: G41113514

KELOMPOK: III (TIGA)

ASISTEN

: 1. MUH QAYYUM HAMKA

2. ANDI MUHAMMAD TAMRIN

HARI/TANGGAL: SENIN/23 MARET 2015

LABORATORIUM INSTRUMENTASI TEKNIK

PROGRAM STUDI TEKNIK PERTANIAN

JURUSAN TEKNOLOGI PERTANIAN

FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS HASANUDDIN

MAKASSAR

2015I. PENDAHULUAN1.1. Latar BelakangPembuatan 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. Terdapat 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 waktu 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.

Berdasarkan 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. Tujuan dan KegunaanTujuan dari praktikum simulasi rangkaian catu daya dan pengkondisian sinyal ini adalah agar mahasiswa mampu memahami rangkaian catu daya dan pengkondisian sinyal. Agar mahasiswa mengetahui jenis-jenis catu daya. Agar mahasiswa mampu mengetahui komponen-komponen catu daya dan pengkondisian sinyal serta mahasiswa mampu mensimulasikannya menggunakan software Proteus.Kegunaan dari praktikum simulasi rangkaian catu daya dan pengkondisian sinyal adalah agar dapat membuat simulasi suatu rangkaian menggunakan software yang dapat dimanfaatkan dalam pembuatan alat ukur menggunakan sensor. II. TINJAUAN PUSTAKA

1.1. Catu Daya

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 berfungsi 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, 2012).

Secara umum prinsip rangkaian catu daya terdiri atas komponen utama, yaitu: transformator, dioda dan kapasitor. Dalam pembuatan rangkaian catu daya, selain menggunakan komponen utama juga diperlukan komponen pendukung agar rangkaian tersebut dapat berfungsi dengan baik. Komponen pendukung tersebut antara lain: LED, resistor, dan IC regulator (Amaliya, 2012).Catu daya sumber AC tegangannya berayun sewaktu-waktu pada kutub positif dan sewaktu-waktu pada kutub negatif, sedangkan sumber DC selalu pada satu kutub saja, positif saja atau negatif saja. Dari sumber AC dapat disearahkan menjadi sumber DC dengan menggunakan rangkaian penyearah yang di bentuk dari dioda (Amaliya, 2012).

Menurut Novita (2014), ada tiga macam rangkaian catu daya penyearah dasar, yaitu: 1.1.1. Catu daya setengah gelombang

Pada rangkaian setengah gelombang hanya memerlukan satu dioda saja. Penyearah setengah gelombang hanya satu fase gelombang yang diteruskan, sementara fase lainnya ditahan.

Gambar 1. Rangkaian dan keluaran catu daya setengah gelombang

1.1.2. Catu daya gelombang penuh

Pada rangkaian gelombang penuh kedua fase gelombang diteruskan setelah sebelumnya mengubah fase dari salah satu gelombang sehingga fase gelombang menjadi seragam. Catu daya gelombang penuh menggunakan dua buah dioda.

Gambar 2. Rangkaian dan keluaran catu daya gelombang penuh

1.1.3. 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. Rangkaian ini menggunakan empat buah dioda atau satu buah dioda jembatan, empat buah kapasitor, dan sebuah trafo CT.

Gambar 3. Rangkaian dan keluaran catu daya simetris

1.2. Pengkondisi Sinyal

Pengkondisian sinyal merupakan suatu konversi sinyal menjadi bentuk yang lebih sesuai yang diperlukan untuk antarmuka dengan elemen-elemen lain dalam suatu kontrol proses (Elisa, 2012).Menurut Herwinantyo dan Hidayat (2014), beberapa jenis pengkondisi sinyal antara lain:

1.2.1. 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. Oleh karena itu, digunakan penguat untuk memperbesar output tegangan dari sensor. Terdapat beberapa jenis penguat, yaitu:

A. Penguat InvertingRangkaian penguat inverting merupakan rangkaian penguat pembalik dengan impedansi masukan sangat rendah. Rangkaian 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. Rangkaian ini adalah pengubah dari arus menjadi tegangan dan digerakkan oleh sumber tegangan dan bukan sumber arus.

Gambar 4. Rangkaian InvertingB. Penguat Non InvertingRangkain ini dapat digunakan untuk memperkuat isyarat AC maupun DC dengan keluaran yang tetap sefase 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 fasa dengan tegangan input-nya.

Gambar 5. Rangkaian Non InvertingC. Penguat IntegratorRangkaian op-amp untuk fungsi integrasi termasuk rangkaian yang penting. Rangkaian integrator banyak digunakan dalam komputer analog sebagai alat bantu untuk menyelesaikan persamaan integral. Rangkaian ini dapat dibuat dengan menempatkan kapasitor pada masukan membalik dan keluaran dan masukan tak-membalik ditanahkan. Rangkaian integrator ini juga berasal dari rangkaian inverting dengan tahanan umpan baliknya diganti dengan kapasitor.

Gambar 6. Rangkaian IntegratorD. Penguat Diferensiator

Rangkaian differensiator adalah rangkaian aplikasi dari rumusan matematika yang dapat dipengaruhi dari kerja kapasitor. Diferensiator dapat juga dilihat sebagai tapis pelewat-rendah dan dapat digunakan sebagai tapis aktif.

Gambar 7. Rangkaian Diferensiator

1.2.2. Filter

Filter merupakan salah satu metode pengendalian noise. Pengendalian noise diperlukan agar sistem berjalan sebagaimana mestinya dengan menganulir gangguan yang tidak diinginkan. Terdapat dua jenis filter yaitu low pass filter dan high pass filter. Low Pass Filter (LPF) atau filter lolos bawah adalah filter yang hanya melewatkan sinyal dengan frekuensi yang lebih rendah dari frekuensi cut-off (fc) dan akan melemahkan sinyal dengan frekuensi yang lebih tinggi dari frekuensi cut-off (fc). Pada filter LPF yang ideal sinyal dengan frekuensi diatas frekuensi cut-off (fc) tidak akan dilewatkan sama sekali (tegangan output = 0 volt).Filter high-pass atau sering juga disebut dengan filter lolos atas adalah suatu rangkaian yang akan melewatkan suatu isyarat yang berada diatas frekuensi cut-off (c) sampai frekuensi cut-off (c) rangkaian tersebut dan akan menahan isyarat yang berfrekuensi dibawah frekuensi cut-off (c) rangkaian tersebut.

Gambar 8. Low Pass Filter dan High Pass Filter

1.3. Jembatan WheatstoneJembatan wheatstone 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 wheatstone 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 (Iqbal, 2011).

Gambar 9. Rangkaian Jembatan WheatstoneIII. METODOLOGI PRAKTIKUM1.1. Waktu dan Tempat

Praktikum simulasi rangkaian catu daya dan pengkondisian sinyal dilaksanakan pada hari Senin, 23 Maret 2015 pukul 15.0017.00 WITA, di Laboratorium Instrumentasi Teknik, Program Studi Teknik Pertanian, Jurusan Teknologi Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas Hasanuddin, Makassar.

1.2. Alat dan SoftwareAlat yang digunakan pada praktikum simulasi rangkaian catu daya dan pengkondisian sinyal adalah laptop dan monitor. Software yang digunakan pada praktikum simulasi rangkaian catu daya dan pengkondisian sinyal adalah software Proteus 7 Professional.

1.3. Prosedur Kerja

Prosedur kerja yang dilakukan pada praktikum simulasi rangkaian catudaya dan pengkondisian sinyal adalah:

a. Menyalakan laptop dan membuka software Proteus.b. Memasukkan komponen yang dibutuhkan yaitu trafo, resistor, LED, dioda, IC, dan kapasitor ke dalam bidang kerja.c. Menghubungkan komponen-komponen tersebut agar menjadi rangkaian catu daya setengah gelombang, gelombang penuh dan gelombang simetris.

d. Melakukan simulasi menggunakan osiloskop dan multimeter.e. Mengulangi prosedur b,c,d dan merangkai komponen tersebut menjadi pengkondisi sinyal untuk masukan analog.

f. Melakukan simulasi menggunakan osiloskop dan multimeter.IV. HASIL DAN PEMBAHASAN1.4. Hasil

Gambar 10. Simulasi Rangkaian Catu Daya

Gambar 11. Gelombang Keluaran Catu Daya pada Osiloskop

Gambar 12. Simulasi Rangkaian Pengkondisi Sinyal

1.5. Pembahasan

Simulasi rangkaian catu daya dan pengkondisi sinyal dilakukan dengan menggunakan software Proteus. Rangkaian catu daya yang disimulasikan adalah rangkaian catu daya simetris. Berdasarkan hasil simulasi catu daya yang dirangkai dapat mengubah gelombang sinus menjadi gelombang yang saling berkebalikan dengan ground dan memiliki nilai tegangan yang sama. Gelombang tersebut terbentuk akibat penggunaan dioda jembatan yang dihubungkan dengan kapasitor. Gelombang yang mengarah ke atas terbentuk setelah keluar melalui kaki dioda jembatan bagian depan yang menyearahkan tegangan menjadi positif, sementara gelombang yang mengarah ke bawah terbentuk setelah keluar melalui kaki dioda jembatan bagian belakang yang menyearahkan tegangan menjadi negatif. Hal ini sesuai dengan pendapat Amaliya (2012), bahwa 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. Tegangan keluaran yang dihasilkan oleh catu daya tersebut tidak melebihi 12 volt, hal ini dikarenakan penggunaan IC 7812 dan 7912 yang menjaga tegangan keluaran agar berada di rentang 12 volt. Hal ini sesuai dengan pendapat Amaliya (2012), bahwa komponen tambahan untuk catu daya adalah IC yang berfungsi sebagai penstabil atau regulator.Simulasi rangkaian pengkondisi sinyal menggunakan software Proteus menunjukkan bahwa nilai input dari sensor LDR yang berupa hambatan dapat dikonversi ke bentuk tegangan setelah melalui rangkaian tersebut. Pengkondisi sinyal yang digunakan adalah rangkaian penguat differensial yang memiliki dua masukan. Hal ini sesuai dengan pendapat Herwinantyo dan Hidayat (2014), bahwa salah satu jenis penguat adalah penguat differensial yang berfungsi untuk menghitung selisih antara dua input.Sebelum masuk ke dalam penguat differensial input yang masih berupa tahanan dikonversi ke bentuk tegangan menggunakan empat buah resistor yang disebut rangkaian jembatan wheatstone. Hal ini sesuai dengan pendapat Iqbal (2011), bahwa jembatan wheatstone merupakan salah satu rangkaian elektronika yang digunakan untuk mengukur resistansi, yang terdiri dari susunan komponen komponen elektronika yang berupa resistor dan catu daya.V. PENUTUP1.6. Kesimpulan

Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa:

1. Rangkaian catu daya berfungsi untuk mengubah tegangan AC menjadi DC dan sebagai sumber tenaga pada suatu rangkaian.

2. Komponen utama yang digunakan pada rangkaian catu daya adalah transformator, dioda, dan kapasitor.

3. Rangkaian pengkondisi sinyal berfungsi untuk menyesuaikan suatu bentuk sinyal menjadi bentuk lainnya sesuai dengan bentuk yang dibutuhkan.

4. Jenis-jenis pengkondisi sinyal antara lain penguat, penyaring, dan pengkonversi.

1.7. Saran

Sebaiknya pada praktikum simulasi rangkaian catu daya dan pengkondisi sinyal diperlihatkan beberapa contoh rangkaian pengkondisi sinyal dan dijelaskan bagaimana prinsip kerja dari rangkaian tersebut.

DAFTAR PUSTAKAAmaliya, Khusna. 2012. Pembahasan Power Supply. www.academia.edu. Diakses pada tanggal 22 Maret 2015 pukul 20.10 WITA.Novita, Sari Sami. 2014. Rangkaian Penyearah Gelombang dan Catu Daya. www.academia.edu. Diakses pada tanggal 22 Maret 2015 pukul 20.18 WITA.

Elisa. 2012. Instrumen Pengkondisi Sinyal. Universitas Gadjah Mada: Yogyakarta.

Herwinantyo dan Hidayat. 2014. Pengkondisi Sinyal. Universitas Diponegoro: Semarang.

Iqbal. 2011. Praktikum Sistem Instrumentasi Jembatan Wheatstone. Universitas Gunadarma: Jakarta.