1. Pendahuluan [kembali]
Detektor inverting adalah rangkaian dasar dalam elektronika analog yang membandingkan tegangan input (Vin) dengan tegangan referensi (Vref) dan mengeluarkan level tegangan berdasarkan perbandingan tersebut. Ketika Vref diatur ke nilai positif (+), detektor beroperasi dalam mode tertentu dengan karakteristik khusus. Detektor inverting biasanya menggunakan operational amplifier (op-amp) yang dikonfigurasi dalam mode inverting.
ketika tegangan input (Vin) lebih rendah dari tegangan referensi positif (Vref), tegangan output op-amp (Vout) jenuh ke batas limit tegangan suplai positifnya (Vout_pos). Dalam kasus ini, input positif op-amp (Vin) berada pada tegangan yang lebih rendah daripada tegangan referensi positif (Vref). Op-amp memperkuat perbedaannya, sehingga output menjadi positif.
2. Tujuan [kembali]
- Dapat mengetahui apa yang dimakud dengan Detektor Inverting.
- Mampu memahami peng-aplikasian Op-Amp.
- Mampu memahami rangkaian Detektor Inverting.
3. Alat dan Bahan [kembali]
Alat
Multimeter
Multimeter adalah sebuah peralatan khusus yang digunakan untuk
mengukur komponen listrik. Mulai dari mengukur hubungan arus
litrik (Ampere), tegangan listrik (Voltage), hambatan listrik
(Ohm), hingga resistansi dari suatu rangkaian listrik.
Berdasarkan fungsi dasarnya tersebut, alat ini sering disebut
dengan AVO meter (Ampere, Voltage, Ohm).
Generator Daya
1) Baterai
Baterai merupakan sebuah alat yang mengubah energi kimia yang
tersimpan menjadi energi listrik. Pada percobaan kali ini, baterai
berfungsi sebagai sumber daya atau.
Spesifikasi dan Pinout Baterai
-
Input voltage: ac 100~240v / dc 10~30v
-
Output voltage: dc 1~35v
-
Max. Input current: dc 14a
-
Charging current: 0.1~10a
-
Discharging current: 0.1~1.0a
-
Balance current: 1.5a/cell max
-
Max. Discharging power: 15w
-
Max. Charging power: ac 100w / dc 250w
-
Jenis batre yg didukung: life, lilon, lipo 1~6s, lihv 1-6s, pb
1-12s, nimh, cd 1-16s
-
Ukuran: 126x115x49mm
-
Berat: 460gr
- Input voltage: ac 100~240v / dc 10~30v
- Output voltage: dc 1~35v
- Max. Input current: dc 14a
- Charging current: 0.1~10a
- Discharging current: 0.1~1.0a
- Balance current: 1.5a/cell max
- Max. Discharging power: 15w
- Max. Charging power: ac 100w / dc 250w
- Jenis batre yg didukung: life, lilon, lipo 1~6s, lihv 1-6s, pb 1-12s, nimh, cd 1-16s
- Ukuran: 126x115x49mm
- Berat: 460gr
Power Supply
Berfungsi sebagai sumber daya bagi sensor ataupun rangkaian.
Spesifikasi :
Input voltage: 5V-12V
Output voltage: 5V
Output Current: MAX 3A
Output power:15W
conversion efficiency: 96%
Bahan
a. Amplifier, digunakan untuk memperkuat atau memeperbesar sinyal output baik sinyal AC maupun DC
c. Dioda
Spesifikasi
Untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi
menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Oleh karena
itu, Dioda sering dipergunakan sebagai penyearah dalam
Rangkaian Elektronika. Dioda pada umumnya mempunyai 2
Elektroda (terminal) yaitu Anoda (+) dan Katoda (-) dan
memiliki prinsip kerja yang berdasarkan teknologi pertemuan
p-n semikonduktor yaitu dapat mengalirkan arus dari sisi
tipe-p (Anoda) menuju ke sisi tipe-n (Katoda) tetapi tidak
dapat mengalirkan arus ke arah sebaliknya.
d. Op-Amp
Operasional amplifier (Op-Amp) adalah suatu penguat
berpenguatan tinggi yang terintegrasi dalam sebuah
chip IC yang memiliki dua input inverting dan non-inverting
dengan sebuah terminal output, dimana rangkaian umpan balik
dapat ditambahkan untuk mengendalikan karakteristik
tanggapan keseluruhan pada operasional amplifier (Op-Amp).
Pada dasarnya operasional amplifier (Op-Amp) merupakan suatu
penguat diferensial yang memiliki 2 input dan 1
output.
e. Switch
Switch adalah suatu komponen jaringan komputer yang
berfungsi untuk menghubungkan beberapa perangkat
untuk meneruskan data ke perangkat yang dituju.
f. Relay
4. Dasar Teori [kembali]
Rangkaian detektor inverting dengan tegangan input Vi
berupa gelombang segitiga dan tegangan referensi Vref > 0
Volt adalah seperti gambar 69.
Dengan menggunakan persamaan (1) maka Vi = V2 dan Vref = V1
sehingga bentuk gelombang dihasilkan adalah seperti gambar 70
Sedangkan untuk karakteristik Input-Ouput (I-O) adalah
seperti gambar 71. Dengan Vi > Vref maka Vo = -Vsat dan
sebaliknya bila Vi < Vref maka Vo = +Vsat (Artinya Vi > 65 µ Volt untuk rangkaian detektor
dengan ±Vs = ±15 Volt) maka Vo = -Vsat dan sebaliknya bila
Vi < 0 (artinya Vi < -65 µ Volt untuk rangkaian
detektor dengan ±Vs = ±15 Volt) maka Vo = +Vsat.
Rangkaian detektor inverting dengan tegangan input Vi berupa gelombang segitiga dan tegangan referensi Vref > 0 Volt adalah seperti gambar 69.
Resistor
Jenis Resistor yang digunakan disini adalah Fixed
Resistor, dimana merupakan resistor dengan nilai
tetap terdiri dari film tipis karbon yang diendapkan
subtrat isolator kemudian dipotong berbentuk spiral.
Keuntungan jenis fixed resistor ini dapat menghasilkan
resistor dengan toleransi yang lebih rendah.
Cara menghitung nilai resistor:
Tabel warna
Contoh :
Gelang ke 1 : Coklat = 1
Gelang ke 2 : Hitam = 0
Gelang ke 3 : Hijau = 5 nol dibelakang
angka gelang ke-2; atau kalikan 105
Gelang ke 4 : Perak = Toleransi 10%
Maka nilai resistor tersebut adalah 10 * 105 =
1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.
Dioda
Spesifikasi
Dioda adalah komponen yang terbuat dari bahan
semikonduktor dan mempunyai fungsi untuk
menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi
menghambat arus listrik dari arah sebaliknya.
Sebuah Dioda dibuat dengan menggabungkan dua bahan
semi-konduktor tipe-P dan semi-konduktor tipe-N.
Ketika dua bahan ini digabungkan, terbentuk
lapisan kecil lain di antaranya yang disebut
depletion layer. Ini karena lapisan tipe-P
memiliki hole berlebih dan lapisan tipe-N memiliki
elektron berlebih dan keduanya mencoba berdifusi
satu sama lain membentuk penghambat resistansi
tinggi antara kedua bahan seperti pada gambar di
bawah ini. Lapisan penyumbatan ini disebut
depletion layer.
Ketika tegangan positif diterapkan ke Anoda dan
tegangan negatif diterapkan ke Katoda, dioda
dikatakan dalam kondisi bias maju. Selama keadaan
ini tegangan positif akan memompa lebih banyak
hole ke daerah tipe-P dan tegangan negatif akan
memompa lebih banyak elektron ke daerah tipe-N
yang menyebabkan depletion layer hilang sehingga
arus mengalir dari Anoda ke Katoda. Tegangan
minimum yang diperlukan untuk membuat dioda bias
maju disebut forward breakdown voltage.
Jika tegangan negatif diterapkan ke anoda dan
tegangan positif diterapkan ke katoda, dioda
dikatakan dalam kondisi bias terbalik. Selama
keadaan ini tegangan negatif akan memompa lebih
banyak elektron ke material tipe-P dan material
tipe-N akan mendapatkan lebih banyak hole dari
tegangan positif yang membuat depletion layer
lebih besar dan dengan demikian tidak memungkinkan
arus mengalir melaluinya. Kondisi ini hanya
terjadi pada dioda yang ideal, kenyataannya arus
yang kecil tetap dapat mengalir pada bias terbalik
dioda.
Dioda dapat dibagi menjadi beberapa jenis:
1. Dioda Penyearah (Dioda Biasa atau Dioda
Bridge) yang berfungsi sebagai penyearah arus AC
ke arus DC.
2. Dioda Zener yang berfungsi sebagai pengaman
rangkaian dan juga sebagai penstabil
tegangan.
3. Dioda LED yang berfungsi sebagai lampu
Indikator ataupun lampu penerangan.
4. Dioda Photo yang berfungsi sebagai sensor
cahaya.
5. Dioda Schottky yang berfungsi sebagai
Pengendali.
Untuk menentukan arus zenner berlaku
persamaan:
Keterangan:
Pada grafik terlihat bahwa pada tegangan dibawah
ambang batas tegangan mundur (reverse) sebuah
dioda akan tembus (menghantar) dan tidak bisa
menahan lagi. Batas ini disebut dengan area
tegangan breakdown dioda. Kondisi dioda pada area
ini adalah tembus atau menghantar dan tidak
menghambat. Kemudian pada level tegangan diantara
tegangan breakdown dan tegangan forward terdapat
area tegangan reverse dan tegangan cut off. Pada
area ini kondisi dioda adalah menahan atau tidak
mengalirkan arus listrik.
Transistor adalah sebuah komponen di dalam
elektronika yang diciptakan dari bahan-bahan
semikonduktor dan memiliki tiga buah kaki.
Masing-masing kaki disebut sebagai basis, kolektor,
dan emitor.
1. Emitor (E) memiliki fungsi untuk menghasilkan
elektron atau muatan negatif.
2. Kolektor (C) berperan sebagai saluran bagi muatan
negatif untuk keluar dari dalam transistor.
3. Basis (B) berguna untuk mengatur arah gerak
muatan negatif yang keluar dari transistor melalui
kolektor.
Berfungsi sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus
dan penyambung arus (switching), stabilisasi
tegangan, dan modulasi sinyal. Selain itu, transistor biasanya juga dapat
digunakan sebagai saklar dalam rangkaian
elektronika. Jika ada arus yang cukup besar di kaki
basis, transistor akan mencapai titik jenuh. Pada
titik jenuh ini transistor mengalirkan arus secara
maksimum dari kolektor ke emitor sehingga transistor
seolah-olah short pada hubungan kolektor-emitor.
Jika arus base sangat kecil maka kolektor dan emitor
bagaikan saklar yang terbuka. Pada kondisi ini
transistor dalam keadaan cut off sehingga tidak ada
arus dari kolektor ke emitor.
Rumus-rumus transistor:
Spesifikasi :
-
Bi-Polar Transistor
-
DC Current Gain (hFE) is 800 maximum
-
Continuous Collector current (IC) is 100mA
-
Emitter Base Voltage (VBE) is > 0.6V
-
Base Current(IB) is 5mA maximum
Konfigurasi Transistor
Konfigurasi Common Base adalah konfigurasi yang
kaki Basis-nya di-ground-kan dan digunakan bersama
untuk INPUT maupun OUTPUT. Pada Konfigurasi
Common Base, sinyal INPUT dimasukan ke Emitor
dan sinyal OUTPUT-nya diambil dari Kolektor,
sedangkan kaki Basis-nya di-ground-kan. Oleh karena
itu, Common Base juga sering disebut dengan istilah
“Grounded Base”. Konfigurasi Common Base ini
menghasilkan Penguatan Tegangan antara sinyal INPUT
dan sinyal OUTPUT namun tidak menghasilkan penguatan
pada arus.
Konfigurasi Common Collector (CC) atau Kolektor
Bersama memiliki sifat dan fungsi yang berlawan
dengan Common Base (Basis Bersama). Kalau pada
Common Base menghasilkan penguatan Tegangan tanpa
memperkuat Arus, maka Common Collector ini memiliki
fungsi yang dapat menghasilkan Penguatan Arus
namun tidak menghasilkan penguatan Tegangan. Pada
Konfigurasi Common Collector, Input diumpankan ke
Basis Transistor sedangkan Outputnya diperoleh dari
Emitor Transistor sedangkan Kolektor-nya
di-ground-kan dan digunakan bersama untuk INPUT
maupun OUTPUT. Konfigurasi Kolektor bersama (Common
Collector) ini sering disebut juga dengan Pengikut
Emitor (Emitter Follower) karena tegangan sinyal
Output pada Emitor hampir sama dengan tegangan Input
Basis.
Konfigurasi Common Emitter (CE) atau Emitor Bersama
merupakan Konfigurasi Transistor yang paling sering
digunakan, terutama pada penguat yang membutuhkan
penguatan Tegangan dan Arus secara bersamaan. Hal
ini dikarenakan Konfigurasi Transistor dengan Common
Emitter ini menghasilkan penguatan Tegangan dan Arus
antara sinyal Input dan sinyal Output. Common
Emitter adalah konfigurasi Transistor dimana kaki
Emitor Transistor di-ground-kan dan dipergunakan
bersama untuk INPUT dan OUTPUT. Pada Konfigurasi
Common Emitter ini, sinyal INPUT dimasukan ke Basis
dan sinyal OUTPUT-nya diperoleh dari kaki
Kolektor.
Transistor adalah sebuah komponen di dalam
elektronika yang diciptakan dari bahan-bahan
semikonduktor dan memiliki tiga buah kaki.
Masing-masing kaki disebut sebagai basis, kolektor,
dan emitor.
1. Emitor (E) memiliki fungsi untuk menghasilkan elektron atau muatan negatif.
2. Kolektor (C) berperan sebagai saluran bagi muatan negatif untuk keluar dari dalam transistor.
Berfungsi sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal. Selain itu, transistor biasanya juga dapat digunakan sebagai saklar dalam rangkaian elektronika. Jika ada arus yang cukup besar di kaki basis, transistor akan mencapai titik jenuh. Pada titik jenuh ini transistor mengalirkan arus secara maksimum dari kolektor ke emitor sehingga transistor seolah-olah short pada hubungan kolektor-emitor. Jika arus base sangat kecil maka kolektor dan emitor bagaikan saklar yang terbuka. Pada kondisi ini transistor dalam keadaan cut off sehingga tidak ada arus dari kolektor ke emitor.
-
Bi-Polar Transistor
- DC Current Gain (hFE) is 800 maximum
-
Continuous Collector current (IC) is 100mA
- Emitter Base Voltage (VBE) is > 0.6V
- Base Current(IB) is 5mA maximum
Op-Amp LM741
Penguat operasional atau yang dikenal sebagai Op-Amp merupakan
suatu rangkaian terintegrasi atau IC yang memiliki fungsi sebagai
penguat sinyal, dengan beberapa konfigurasi. Secara ideal Op-Amp
memiliki impedansi masukan dan penguatan yang tak berhingga serta
impedansi keluaran sama dengan nol. Dalam prakteknya, Op-Amp
memiliki impedansi masukan dan penguatan yang besar serta
impedansi keluaran yang kecil.
Op-Amp memiliki beberapa karakteristik, di antaranya:
a. Penguat tegangan tak berhingga (AV = ∼)
b. Impedansi input tak berhingga (rin = ∼)
c. Impedansi output nol (ro = 0) d. Bandwidth tak berhingga (BW =
∼)
d. Tegangan offset nol pada tegangan input (Eo = 0 untuk Ein =
0)
Rangkaian dasar Op-Amp
Op Amp IC 741 adalah sirkuit
terpadu monolitik, yang terdiri dari Penguat Operasional tujuan umum.
Ini pertama kali diproduksi oleh semikonduktor Fairchild pada tahun
1963. Angka 741 menunjukkan bahwa IC penguat operasional ini memiliki
7 pin fungsional, 4 pin yang mampu menerima input dan 1 pin output.
Op Amp IC 741 dapat memberikan penguatan tegangan tinggi dan dapat
dioperasikan pada rentang tegangan yang luas, yang menjadikannya
pilihan terbaik untuk digunakan dalam integrator, penguat penjumlahan,
dan aplikasi umpan balik umum. Ini juga dilengkapi perlindungan hubung
singkat dan sirkuit kompensasi frekuensi internal yang terpasang di
dalamnya.
Konfigurasi PIN
Spesifikasi:
Respons karakteristik kurva I-O:
Op-Amp memiliki beberapa karakteristik, di antaranya:
a. Penguat tegangan tak berhingga (AV = ∼)
b. Impedansi input tak berhingga (rin = ∼)
c. Impedansi output nol (ro = 0) d. Bandwidth tak berhingga (BW = ∼)
d. Tegangan offset nol pada tegangan input (Eo = 0 untuk Ein = 0)
Rangkaian dasar Op-Amp
Op Amp IC 741 dapat memberikan penguatan tegangan tinggi dan dapat dioperasikan pada rentang tegangan yang luas, yang menjadikannya pilihan terbaik untuk digunakan dalam integrator, penguat penjumlahan, dan aplikasi umpan balik umum. Ini juga dilengkapi perlindungan hubung singkat dan sirkuit kompensasi frekuensi internal yang terpasang di dalamnya.
Konfigurasi PIN
Spesifikasi:
Respons karakteristik kurva I-O:
RELAY
Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan
komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang
terdiri dari 2 bagian utama yakni Elektromagnet
(Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak
Saklar/Switch). Relay menggunakan Prinsip
Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar
sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan
lebih tinggi. Sebagai contoh, dengan Relay yang
menggunakan Elektromagnet 5V dan 50 mA mampu
menggerakan Armature Relay (yang berfungsi sebagai
saklarnya) untuk menghantarkan listrik 220V
2A.
5. Percobaan [kembali]
a. Prosedur [kembali]
- Siapkan segala komponen yang di butuhkan
-
Susun rangkaian sesuai panduan
- Sambungkan rangkaian dengan baterai untuk sumber tenaga
- Hidupkan rangkaian
- Apabila tidak terjadi eror, maka rangkaian selesai dibuat.
b. Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja [kembali]
Tegangan Vi dan Vref dimasukkan dimana, Vi = V1 dan +Vref = V2,
lalu tegangan Vi dan Vref diumpankan ke op amp sehingga mengeluarkan
tegangan output sebesar Vo dimana Vo = AoL(Vi-Vref)
-Gambar rangkaian
-
Vsine akan mengeluarkan gelombang input yang kemudian
diteruskan ke kaki inverting op-amp dan terus ke tegangan
referensi yang bernilai positif. Jika Vi < VUT maka Vo bernilai + dan jika Vi ≥ VUT maka Vo bernilai.
-
Untuk lm35 setiap kenaikan 1 derajat celcius akan menghasilkan
tegangan 10mV, sehingga ketika tegangan di pin 3 sama atau lebih
besar dari pin 2 makapin 1 op amp akan mengeluarkan tegangan yang
diperkecil dengan resistor kemudian masuk ke pin gate mosfet
sehingga mosfet menyala, dan arus dari supply masuk ke relay lalu
menuju ke drain dan menuju ke Source, terakhir ke ground. ketika
arus mengalir ke relay, relay akan menciptakan medan magnet yang
mana akan memindahkan switch sehingga membuat rangkaian heater
terbuka.
- Vsine akan mengeluarkan gelombang input yang kemudian diteruskan ke kaki inverting op-amp dan terus ke tegangan referensi yang bernilai positif. Jika Vi < VUT maka Vo bernilai + dan jika Vi ≥ VUT maka Vo bernilai.
- Untuk lm35 setiap kenaikan 1 derajat celcius akan menghasilkan tegangan 10mV, sehingga ketika tegangan di pin 3 sama atau lebih besar dari pin 2 makapin 1 op amp akan mengeluarkan tegangan yang diperkecil dengan resistor kemudian masuk ke pin gate mosfet sehingga mosfet menyala, dan arus dari supply masuk ke relay lalu menuju ke drain dan menuju ke Source, terakhir ke ground. ketika arus mengalir ke relay, relay akan menciptakan medan magnet yang mana akan memindahkan switch sehingga membuat rangkaian heater terbuka.
c. Video Simulasi [kembali]
6. Download File [kembali]
Download rangkaian klik disini
Download rangkaian aplikasi klik disini
Download video penjelasan rangkaian klik disini
Download datasheet Op Amp klik disini
Download datasheet Dioda klik disini
Download datasheet Battery klik disini
Download datasheet Resistor klik disini
[menuju awal]
Tidak ada komentar:
Posting Komentar