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.