KARYA ILMIAH LAPORAN AKHIR PENELITIAN MANDIRI BIDANG ILMU TEKNIK ELEKTRO TAHUN 2015
CATU DAYA DC TETAP +5V DAN +12V / 10A UNTUK LABORATORIUM ELEKTRONIKA
Tim Peneliti :
PRATOLO RAHARDJO
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO DAN KOMPUTER FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA TAHUN 2015
DAFTAR ISI HALAMAN SAMPUL DEPAN .................................................................................. DAFTAR ISI ................................................................................................................ DAFTAR TABEL ....................................................................................................... DAFTAR GAMBAR ................................................................................................... ABSTRAK ................................................................................................................... KATA PENGANTAR .................................................................................................
i ii iii iv v vi
BAB I.
PENDAHULUAN ...................................................................................... 1.1. Latar Belakang .................................................................................... 1.2. Rumusan Masalah ............................................................................... 1.3. Ruang Lingkup dan Batasan Masalah ................................................. 1.4. Tujuan ................................................................................................. 1.5. Manfaat ............................................................................................... 1.6. Sistematika Penulisan ..........................................................................
1 1 1 2 2 2 3
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................. 2.1. Dioda Bridge ....................................................................................... 2.2. Transformator .................................................................................... 2.3. Kapasitor ............................................................................................. 2.4. IC Regulator Tegangan Tetap .............................................................
4 4 4 6 11
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN ................................................................. 3.1. Waktu dan Tempat Penelitian ............................................................. 3.2. Data-Data Penelitian ............................................................................ 3.2.1. Sumber Data Penelitian ............................................................ 3.2.2. Jenis Data Penelitian ................................................................ 3.2.3. Teknik Pengumpulan data Penelitian ....................................... 3.3. Metode Rancang-Bangun Alat atau Rangkaian .................................. 3.3.1. Alat ........................................................................................... 3.3.2. Diagram Alur Pembuatan Alat atau Rangkaian ....................... 3.3.3. Diagram Blok Alat atau Rangkaian ......................................... 3.3.4. Skematika Rangkaian ............................................................... 3.4. Cara Kerja Rangkaian Keseluruhan .................................................... 3.5 Jadwal Pelaksanaan Penelitian (Time Schedule) ..................................
13 13 13 13 13 14 14 14 15 15 16 16 17
BAB IV
HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN ........................................... 18 4.1. Hasil Pengujian dan Pembahasan ........................................................ 18
BAB V
PENUTUP .................................................................................................. 20 5.1. Kesimpulan ......................................................................................... 20 6.2. Saran .................................................................................................... 20
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................................. 21
DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Keluarga IC Regulator Tegangan DC Positif 78XX ................................... 11 Tabel 2.2. Keluarga IC Regulator Tegangan DC Negatif 79XX ................................. 11 Tabel 3.1. Jadwal Kegiatan Penelitian Per Mingguan ................................................. 17 Tabel 4.1. Tabel Hasil Pengujian Rangkaian Catu Daya (Power Supply) ................... 19
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Dioda Bridge ........................................................................................... Gambar 2.2. Konstruksi Transformator ........................................................................ Gambar 2.3. Prinsip Kerja Kapasitor ........................................................................... Gambar 2.4. Fungsi Kapasitor pada Rangkaian Penyearah Gelombang ..................... Gambar 2.5. Jenis dan Simbul Kapasitor Tetap ........................................................... Gambar 2.6. Bentuk Fisik Kapasitor Polar .................................................................. Gambar 2.7. Bentuk Fisik Kapasitor Non-Polar ........................................................... Gambar 2.8. Bentuk Fisik Kapasitor Variable .............................................................. Gambar 2.9. Contoh Rangkaian Catu Daya (Power Supply) sederhana +12 V DC ....
4 6 6 7 7 8 9 10 12
Gambar 3.1. Diagram Alur Pembuatan Rangkaian ..................................................... 15 Gambar 3.2. Diagram Blok Rangkaian Keseluruhan ................................................... 16 Gambar 3.3. Rangkaian Catu Daya (Power Supply) menggunakan IC LM 7805 dan LM 7812 ....... 16 Gambar 4.1. Lokasi Titik Pengujian Rangkaian Catu Daya (Power Supply) ............................ 18 Gambar 4.2. Hasil Pengujian Rangkaian Catu Daya (Power Supply) pada Titik A ........................ 19 Gambar 4.3. Hasil Pengujian Rangkaian Catu Daya (Power Supply) pada Titik B ........................ 19
ABSTRAK CATU DAYA DC TETAP +5V DAN +12V / 10A UNTUK LABORATORIUM ELEKTRONIKA
Ketersediaan catu daya (Power Supply, PS) DC untuk Laboratorium Elektronika adalah salah satu hal yang penting. Catu daya DC sangat mempengaruhi penampilan unjuk kerja keseluruhan dari suatu alat atau modul yang telah dikoneksikan. Catu daya DC yang kurang baik, sudah tentu akan menghasilkan tampilan unjuk kerja yang kurang baik dari alat atau modul yang telah dikoneksikannya itu. Alat atau modul yang akan dikoneksikan itu biasanya mempunyai konsumsi tegangan sebesar +5V DC atau bisa juga +12V DC. Catu daya DC tetap dengan tegangan keluaran +5V dan +12V dan mampu mensuplai arus ke beban sampai dengan 10A adalah sudah mencukupi untuk kebutuhan sebuah Laboratorium Elektronika. Pada penelitian mandiri ini, peneliti peneliti menggunakan IC regulator tegangan 7805 dan 7812 agar menghasilkan tegangan keluaran DC sebesar +5V dan +12V. Keluaran arus 10A dapat diperoleh dengan menerapkan transistor eksternal sebagai penguat arus (current booster). Diharapkan dengan adanya catu daya DC tetap sebesar ini, tampilan unjuk kerja alat atau modul yang akan dikoneksikan itu tidak akan mengecewakan. Untuk penelitian berikutnya, bisa dikembangkan atau dibuat rangkaian catu daya (power supply) tetap universal, yaitu dengan menambahkan catu daya (power supply) yang mengeluarkan tegangan -12 V, sehingga menjadi +5V, +12V, dan -12V. Selain itu juga perlu dikembangkan atau dibuat rangkaian catu daya (power supply) simetris variabel, yaitu rangkaian catu daya (power supply) yang mengeluarkan tegangan negatif (minus) dan tegangan positif (plus) yang dapat diatur atau dapat di – adjust secara independen melalui potensiometer pengatur tegangan keluaran.
Kata-kata kunci :
Catu Daya (Power Supply) DC tetap, Catu Daya (Power Supply) DC tetap universal, Catu Daya (Power Supply) DC simetris variabel.
KATA PENGANTAR Puji syukur kami panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat dan rahmat-Nyalah penyusunan karya ilmiah laporan akhir penelitian mandiri bidang ilmu teknik elektro ini, dapat kami selesaikan tepat pada waktunya. Penelitian mandiri ini mengambil judul “ CATU DAYA DC TETAP +5V DAN +12V / 10A UNTUK LABORATORIUM ELEKTRONIKA ”. Dalam penyusunan karya ilmiah laporan akhir penelitian mandiri bidang ilmu teknik elektro ini, kami banyak mendapat bantuan, bimbingan, dan saran, baik secara langsung maupun tidak langsung, dari berbagai pihak. Untuk itu ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kami sampaikan kepada : 1. Bapak Prof. Ir. Ngakan Putu Gede Suardana, M.T., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Udayana. 2. Bapak Ir. I Nyoman Setiawan, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro dan Komputer Fakultas Teknik Universitas Udayana. 3. Istri, dan kedua anak kami di rumah, yang telah memberikan dukungan dan doanya dalam penelitian ini. 4. Teman-teman seperjuangan penelitian mandiri di lingkungan Jurusan Teknik Elektro dan Komputer Fakultas Teknik Universitas Udayana, yang telah memberi motivasi dalam penyusunan karya ilmiah laporan akhir penelitian mandiri bidang ilmu teknik elektro ini.
Karya ilmiah laporan akhir penelitian mandiri bidang ilmu teknik elektro ini mungkin penuh dengan keterbatasan dan kekurangan. Oleh sebab itu saran dan kritik yang konstruktif sangat diharapkan demi kesempurnaan penulisan karya ilmiah laporan akhir penelitian mandiri bidang ilmu teknik elektro ini. Semoga karya ilmiah laporan akhir penelitian mandiri bidang ilmu teknik elektro ini dapat bermanfaat bagi semua pihak.
Bukit Jimbaran,
Oktober 2015
Peneliti
BAB I PENDAHULUAN 1.1.
Latar Belakang Salah satu hal yang penting bagi Laboratorium Elektronika adalah
ketersediaan catu daya (Power Supply, PS) DC. Catu daya DC sangat mempengaruhi penampilan unjuk kerja keseluruhan dari suatu alat atau modul yang telah dikoneksikan. Catu daya DC yang kurang baik, sudah tentu akan menghasilkan tampilan unjuk kerja yang kurang baik dari alat atau modul yang telah dikoneksikannya itu. Alat atau modul yang akan dikoneksikan itu biasanya mempunyai konsumsi tegangan sebesar +5V DC atau bisa juga +12V DC. Konsumsi tegangan +5V biasanya digunakan untuk suplai yang berkomponen digital atau TTL (Transistor-Transistor Logic). Sedangkan konsumsi tegangan sebesar +12V biasanya digunakan untuk suplai alat atau komponen elektronik umum. Di sisi lain, konsumsi arus juga perlu diperhatikan. Ketersediaan catu daya DC +5V DC dan +12V DC yang mampu mensuplai arus ke beban sampai dengan 10A adalah sudah mencukupi untuk kebutuhan sebuah Laboratorium Elektronika. Pada penelitian mandiri ini, peneliti merancang dan membangun sebuah catu daya DC tetap +5V dan +12V / 10A untuk Laboratorium Elektronika. Untuk menghasilkan tegangan keluaran DC sebesar +5V dan +12V, peneliti menggunakan IC regulator tegangan 7805 dan 7812. Keluaran arus 10A dapat diperoleh dengan menerapkan transistor eksternal sebagai penguat arus (current booster). Diharapkan dengan adanya catu daya DC tetap sebesar ini, tampilan unjuk kerja alat atau modul yang akan dikoneksikan itu tidak akan mengecewakan.
1.2.
Rumusan Masalah Dari latar belakang di atas, dapat dirumuskan permasalahan yang dihadapi
yaitu bagaimana cara membangun sebuah catu daya DC tetap +5V dan +12V / 10A untuk Laboratorium Elektronika.
1.3.
Batasan Masalah Batasan permasalahan pada penelitian mandiri ini adalah sebagai berikut :
1. Catu daya DC tetap menggunakan IC regulator tegangan 7805 dan 7812 agar menghasilkan tegangan keluaran +5V dan +12V. 2. Menggunakan transistor eksternal sebagai penguat arus agar catu daya DC menghasilkan arus sebesar 10A.
1.4.
Tujuan Tujuan dari penelitian mandiri ini adalah sebagai berikut :
1. Untuk merancang dan membangun catu daya DC tetap +5V dan +12V / 10A, 2. Untuk mengetahui cara kerja catu daya DC tetap +5V dan +12V / 10A.
1.5.
Manfaat Manfaat dari penelitian mandiri ini adalah sebagai berikut :
1. Terciptanya suatu catu daya DC +5V dan +12V / 10A yang murah dan handal untuk Laboratorium Elektronika, 2. Dapat digunakan sebagai referensi pustaka di masa yang akan datang, khususnya di bidang catu daya elektronika praktis.
1.6.
Sistematika Penulisan Sistematika penulisan dari penelitian mandiri ini adalah sebagai berikut :
BAB I PENDAHULUAN. Menjelaskan latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan, dan manfaat dari catu daya DC tetap +5V dan +12V / 10A untuk Laboratorium Elektronika.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA. Membahas tentang dasar-dasar teori penunjang untuk merancang dan membangun suatu catu daya DC tetap +5V dan +12V / 10A untuk Laboratorium Elektronika, termasuk komponen-komponen yang digunakan.
BAB III METODOLOGI PENELITIAN. Menguraikan tentang waktu, tempat, data-data dan alat-alat yang digunakan pada penelitian ini, serta menguraikan bagaimana cara merancang dan membangun catu daya DC tetap +5V dan +12V / 10A untuk Laboratorium Elektronika.
BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN. Menjelaskan tentang hasil penelitian mandiri yang berupa sebuah catu daya yang telah dirancang berdasarkan pada bab III, dan menjelaskan bagaimana cara mengukur atau cara menguji alat yang telah dirancang dan yang telah dihasilkan tersebut.
BAB V PENUTUP Menjelaskan
kesimpulan
berdasarkan
uraian
bab-bab
sebelumnya
menjelaskan saran-saran untuk penyempurnaannya di masa yang akan datang.
dan
BAB II TINJAUAN PUSTAKA Dioda Bridge Dioda bridge adalah sebuah komponen elektronika semikonduktor yang berfungsi sebagai penyearah arus bolak-balik (AC). Disebut dioda bridge karena di dalam komponen ini terdapat empat buah dioda yang dihubungkan saling bertemu satu sama lain (bridge rectifier atau penyearah jembatan). Dioda bridge merupakan penyearah arus bolak-balik satu gelombang penuh, jadi akan dihasilkan tegangan DC (searah) yang lebih baik, yang cenderung memiliki noise rendah. Saat ini, dioda bridge banyak digunakan pada perangkat-perangkat elektronika modern, karena memang memiliki kinerja yang baik.
Gambar 2.1. Dioda Bridge
(http://www.sisilain.net/2011/02/pengertian-dioda-bridge.html) Transformator Transformator adalah suatu alat listrik yang dapat memindahkan dan mengubah energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang lain, melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksielektromagnet. Transformator digunakan secara luas, baik dalam bidang tenaga listrik maupun elektronika. Prinsip kerja transformator dapat
dijelaskan berdasarkan induksi
elektromagnetik, di mana antara sisi primer dan sisi sekunder terdapat penghubung magnetik. Gandengan magnet ini berupa inti besi tempat melakukan fluks bersama. Medan magnet berperan sangat penting sebagai rangkaian proses konversi energi. Melalui medium medan magnet, bentuk energi mekanik dapat
diubah menjadi energi listrik, alat konversi ini disebut generator atau sebaliknya dari bentuk energi listrik menjadi energi mekanik, sebagai alat konversi disebut motor. Pada
transformator,
gandengan
medan
magnet
berfungsi
untuk
memindahkan dan mengubah energi listrik dari rangkaian primer ke sekunder melalui prinsip induksi elektromagnetik. Dari sisi pandangan elektris, medan magnet mampu untuk menginduksikan tegangan pada konduktor sedangkan dari sisi pandangan mekanis medan magnet sanggup untuk menghasilkan gaya dan kopel (penggandeng). Kelebihan medan magnet sebagai perangkai proses konversi energi disebabkan terjadinya bahan-bahan magnetik yang memungkinkan diperolehnya kerapatan energi yang tinggi. Kerapatan energi yang tinggi ini akan menghasilkan kapasitas tenaga per unit volume mesin yang tinggi pula. Pengertian kuantitatif tentang medan magnet dan rangkaian magnet merupakan bagian penting untuk memahami proses konversi energi listrik. Induktansi, tegangan pada kumparan didefinisikan sebagai perubahan arus terhadap waktu yang melewati kumparan tersebut.
=L
...................................................................................................
(2.1)
Atau ketika terjadi perubahan arus pada kumparan maka terjadi perubahan fluk magnetik yang menyebabkan terjadinya perubahan induksi tegangan.
=N
.................................................................................................
(2.2)
di mana : N = jumlah lilitan kumparan φ = fluk magnet
Konstruksi transformator gambar di bawah ini memperlihatkan bentuk fisik dari transformator, di mana tegangan masukan (V1) berbentuk sinusioda pada gulungan primer (N1). Arus arus masukan (I1) mengakibatkan aliran fluk (φ) pada gulungan (N1) maupun gulungan (N2). Fluk pada gulungan sekunder (N2) menyebabkan aliran arus (I2) dan tegangan (V2).
Gambar 2.2. Konstruksi transformator (http://elektronika-dasar.web.id/2015)
Kapasitor Kapasitor atau kondensator adalah perangkat komponen elektronika yang berfungsi untuk menyimpan muatan listrik dan terdiri dari dua konduktor yang dipisahkan oleh bahan penyekat (dielektrikum) pada tiap konduktor, atau yang disebut keping. Zat dielektrik yang digunakan untuk menyekat kedua komponen tersebut berguna untuk membedakan jenis-jenis kapasitor. Terdapat beberapa kapasitor yang menggunakan bahan dielektrik, antara lain kertas, mika, plastik cairan dan masih banyak lagi bahan dielektrik lainnya.
Gambar 2.3. Prinsip kerja kapasitor (http://tienkartina.wordpress.com/.2010)
Prinsip kerja kapasitor pada umumnya hampir sama dengan resistor yang juga termasuk ke dalam komponen pasif. Dalam rangkaian elektronika, kapasitor sangat diperlukan terutama mencegah loncatan bunga api listrik pada rangkaian yang mengandung kumparan. Selain itu, kapasitor juga dapat menyimpan muatan atau energi listrik dalam rangkaian, dapat memilih panjang gelombang pada radio penerima, dan sebagai filter dalam catu daya (Power Supply).
Gambar 2.4. Fungsi kapasitor pada rangkaian penyearah gelombang (http://goodarif.wordpress.com/.2012)
Berdasarkan bahan isolator dan nilainya, kapasitor dibagi menjadi dua yaitu kapasitor tetap dan kapasitor tidak tetap, yaitu : 1. Kapasitor Tetap Kapasitor tetap adalah kapasitor yang memiliki kapasitansi tetap dan tidak dapat diubah-ubah.Pada kategori kapasitor tetap, terdapat 2 jenis kapasitor yang dapat dibedakan berdasarkan polaritas elektrodanya.
Gambar 2.5. Jenis dan simbol Kapasitor Tetap (http://elektronika-dasar.web.id/.2012)
a. Kapasitor Polar Kelompok kapasitor electrolytic terdiri dari kapasitor-kapasitor yang bahan dielektriknya adalah lapisan metal-oksida.Umumnya kapasitor yang termasuk kelompok ini adalah kapasitor polar dengan tanda + dan – di badannya. Mengapa kapasitor ini dapat memiliki polaritas, adalah karena proses pembuatannya menggunakan elektrolisa sehingga terbentuk kutup positif anoda dan kutup negatif katoda. Telah lama diketahui beberapa metal seperti tantalum, aluminium,
magnesium, titanium, niobium, zirconium dan seng (zinc) permukaannya dapat dioksidasi sehingga membentuk lapisan metal-oksida (oxide film). Lapisan oksidasi ini terbentuk melalui proses elektrolisa, seperti pada proses penyepuhan emas. Elektroda metal yang dicelup ke dalam larutan elektrolit (sodium borate) lalu diberi tegangan positif (anoda) dan larutan elektrolit diberi tegangan negatif (katoda). Oksigen pada larutan electrolyte terlepas dan mengoksidai pada permukaan plat metal. Contohnya, jika digunakan Aluminium, maka akan terbentuk lapisan Aluminium-oksida (Al2O3) pada permukaannya.
Gambar 2.6. Bentuk fisik kapasitor polar (http://elektronika-dasar.web.id/.2012)
Dengan demikian, berturut-turut plat metal (anoda), lapisan-metal-oksida dan electrolyte (katoda) membentuk kapasitor. Dalam hal ini lapisan metal-oksida sebagai
dielektrik.Besar
kapasitansi
berbanding
terbalik
dengan
tebal
dielektrik.Lapisan metal-oksida ini sangat tipis, sehingga dengan demikian dapat dibuat kapasitor yang kapasitansinya cukup besar. Karena alasan ekonomis dan praktis, umumnya bahan metal yang banyak digunakan adalah aluminium dan tantalum. Bahan yang paling banyak dan murah adalah Aluminium. Untuk mendapatkan permukaan yang luas, bahan plat Aluminium ini biasanya digulung radial. Sehingga dengan cara itu dapat diperoleh kapasitor yang kapasitansinya besar. Sebagai contoh 100 μF, 470 μF, 4700 μF dan lain-lain, yang sering juga disebut kapasitor elco. Bahan electrolyte pada kapasitor Tantalum ada yang cair tetapi ada juga yang padat. Disebut electrolyte padat, tetapi sebenarnya bukan larutan electrolit yang menjadi elektroda negatif-nya, melainkan bahan lain yaitu manganese-dioksida. Dengan demikian, kapasitor jenis ini bisa memiliki kapasitansi yang besar namun menjadi lebih ramping dan mungil.Selain itu karena
seluruhnya padat, maka waktu kerjanya (lifetime) menjadi lebih tahan lama.Kapasitor tipe ini juga memiliki arus bocor yang sangat kecil, jadi dapat dipahami mengapa kapasitor Tantalum menjadi relatif mahal.
b. Kapasitor Non-Polar Kapasitor non polar adalah kelompok kapasitor yang dibuat dengan bahan dielektrik dari keramik, film dan mika.Keramik dan mika adalah bahan yang popular serta murah untuk membuat kapasitor yang kapasitansinya kecil.Tersedia dari besaran pF sampai beberapa uF, yang biasanya untuk aplikasi rangkaian yang berkenaan dengan frekuensi tinggi. Termasuk kelompok bahan dielektrik film adalah bahan-bahan material seperti polyester (polyethylene terephthalate atau dikenal dengan sebutan mylar), polystyrene, polyprophylene, polycarbonate, metalized paper dan lainnya.
Gambar 2.7. Bentuk Fisik Kapasitor Non – Polar (http://desnantara.blogspot.com/.2013)
2. Kapasitor Tidak Tetap / Kapasitor Variable Kapasitor tidak tetap atau kapasitor variable adalah kapasitor yang nilai kapasitansinya dapat dirubah atau kapasitansinya dapat diatur sesuai keinginan dengan batas maksimal sesuai yang tertera pada kapasitor tersebut. Contoh suatu kapasitor variable (Varco / trimer kapasitor) tertulis 100 pF maka kapasitansi kapasitor tersebut dapat diatur maksimal 100 pF sampai mendekati 0 pF.
Gambar 2.8. Bentuk fisik kapasitor variable (http://elektronika-dasar.web.id/.2012)
Aplikasi dari kapasitor variable ini dapat ditemukan pada rangkaian penerima radio atau pembangkit gelombang, kapasitor variable ini juga dapat ditemui pada pemancar radio. Fungsi kapasitor variable ini pada rangkaian tersebut adalah untuk mengatur nilai frekuensi resonansi yang dihasilkan dari rangkaian pembangkit gelombang, dan sebagai trimer impedansi pemancar dan antena pada pemancar radio. Rumusan-rumusan yang disimpan dalam keping-keping kapasitor yang bermuatan listrik sebagai berikut :
Q = C.V .......................................................................................................
(2.3)
di mana : Q = Muatan yang satuannya Coulumb C = Kapasitas yang satuannya Farad V = Tegangan yang satuannya Volt (1 Coulumb = 6,3 x 1018 elektron) Kapasitor bisa berfungsi sebagai baterai karena tegangan tetap berada di dalam kapasitor meskipun sudah tidak dihubungkan, lamanya tegangan yang tertinggal bergantung pada kapasitas kapasitor itu sendiri. Contoh rumus lain dalam rangkaian kapasitor : 1. Rumus untuk kapasitor dengan rangkaian paralel C Total = C1 + C2 + C3 .........................................................................
(2.4)
2. Rumus untuk kapasitor dengan rangkaian seri ........................................................................
(2.5)
IC Regulator Tegangan Tetap Regulator tegangan tetap terintegrasi merupakan IC regulator yang menghasilkan tegangan output yang konstan. Contoh IC regulator tegangan tetap adalah IC LM 78XX dan LM 79XX. IC LM 78XX merupakan IC regulator
tegangan tetap untuk tegangan DC positif. Sedangkan IC LM 79XX merupakan IC regulator tegangan tetap untuk tegangan DC negatif. Kedua IC regulator tegangan tetap ini memiliki 3 pin, yaitu pin input, pin ground, dan pin output. Besarnya tegangan keluaran dan tegangan masukan minimum untuk Kedua IC regulator tegangan tetap ini ditunjukkan seperti pada Tabel 2.1 dan Tabel 2.3 di bawah ini. Tabel 2.1. Keluarga IC regulator tegangan DC positif 78XX
SERI IC
TEGANGAN
VI MINIMUM (V)
KELUARAN (V) 7805 7806 7808 7810 7812 7815 7818 7824
+5 +6 +8 +10 +12 +15 +18 +24
+7,3 +8,3 +10,5 +12,5 +14,6 +17,7 +21,0 +27,1
Tabel 2.2. Keluarga IC regulator tegangan DC negatif 79XX
SERI IC
TEGANGAN
VI MINIMUM (V)
KELUARAN (V) 7905 7906 7908 7910 7912 7915 7918 7924
-5 -6 -8 -10 -12 -15 -18 -24
-7,3 -8,3 -10,5 -12,5 -14,6 -17,7 -21,0 -27,1
Gambar 2.9. Contoh rangkaian catu daya (power supply) sederhana +12 V DC. (http://elektronika-dasar.web.id/.2013)
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1.
Waktu dan Tempat Penelitian Kegiatan penelitian ini dilakukan mulai awal Juli sampai dengan akhir
Oktober 2015 (16 minggu). Penelitian dilakukan di Laboratorium Dasar Teknik Elektro (DTE) Gedung DI Lantai 2, JTEK – F.T. UNUD Kampus Bukit Jimbaran, Kab. Badung.
3.2.
Data-data Penelitian
3.2.1. Sumber Data Penelitian Data-data yang diperoleh pada kegiatan penelitian ini bersumberkan dari : 1. Pengamatan Langsung Data ini diperoleh dari hasil pengukuran atau pengujian dan pengamatan secara langsung dari alat atau rangkaian yang dibuat yaitu catu daya (Power Supply, PS) tetap +5V DC dan +12V DC / 10A. 2. Studi Pustaka (Library Research) Merupakan data yang diperoleh dari beberapa literatur yang berkaitan dengan catu daya (Power Supply, PS) tetap +5V DC dan +12V DC / 10A.
3.2.2. Jenis Data Penelitian Jenis data yang digunakan pada penelitian ini dibagi menjadi dua, yaitu : 1. Data kuantitatif Merupakan data yang berupa angka-angka dari hasil pengukuran atau pengujian dan pengamatan secara langsung dari alat atau rangkaian yang dibuat yaitu catu daya (Power Supply, PS) tetap +5V DC dan +12V DC / 10A. 2. Data kualitatif
Merupakan data yang tidak berupa angka misalnya teks pesan, bentuk gelombang keluaran pada osiloskop, indikator LED simulator, atau keluaran speaker alarm dari alat yang telah dibuat.
3.2.3. Teknik Pengumpulan Data Penelitian Ada beberapa metode pengumpulan data yang digunakan dalam pada penelitian ini yaitu : 1. Metode observasi Merupakan metode pengumpulan data dengan melakukan pengamatan dan pengujian langsung terhadap parameter-parameter di dalam rancang-bangun catu daya (Power Supply, PS) tetap +5V DC dan +12V DC / 10A.. 2. Metode kepustakaan Merupakan metode pengumpulan data dengan cara mempelajari beberapa literatur yang diperoleh dari buku-buku referensi, majalah, internet, ataupun dari
sumber-sumber
lainnya
yang
dapat
dipertanggungjawabkan
kebenarannya.
3.3.
Metode Rancang – Bangun Alat atau Rangkaian
3.3.1. Alat Alat-alat yang digunakan dalam membuat rangkaian catu daya (Power Supply, PS) tetap +5V DC dan +12V DC / 10A ini adalah sebagai berikut : 1. Perangkat keras, yang terdiri atas : a. PCB polos, serbuk FeCl3 dan wadah pelarut PCB b. Bor mini (mini drill) lengkap dengan Power Supply Adaptor c. Drey plus, drey minus segala macam ukuran dan Testpen d. Solder listrik 40W / 220V, pasta dan sepon pembersih solder e. Timah dan penyedot timah, serta tang, gunting, cutter, dan pinset f. Amplas halus, gergaji besi, plat pendingin aluminium, sekrup, dan baud g. Alat sablon lengkap untuk membuat PCB 2. Tester, terdiri atas Multitester digital 3. Komponen (spare-part), yang terdiri atas :
a. Resistor dan Kapasitor b. Transistor, IC Regulator Tegangan, dan plat aluminium pendingin c. Transformator CT untuk adaptor, dioda, bridge dioda, dan LED d. Kabel, jack konektor, dan sekrup plat aluminium pendingin 3.3.2. Diagram Alur Pembuatan Rangkaian Diagram alur pembuatan rangkaian alat atau rangkaian yang dibuat yaitu catu daya (Power Supply, PS) tetap +5V DC dan +12V DC / 10A ditunjukkan pada Gambar 3.1.
M u l a i Studi pustaka & Pengumpulan & pengolahan data Perancangan spesifikasi teknis rangkaian / alat Ya Pembelian komponen (spare-part) & pembuatan rangkaian / alat Pengujian & analisa rangkaian / alat
Pengujian & analisa rangkaian / alat berhasil dengan baik ??
Tidak
Ya Penulisan naskah laporan untuk rangkaian / alat S e l e s a i
Gambar 3.1. Diagram alur pembuatan rangkaian.
Kegiatan penelitian diawali dengan studi pustaka, pengumpulan, dan pengolahan data. Kemudian dilanjutkan dengan kegiatan perancangan spesifikasi teknis rangkaian atau alat, pembelian komponen (spare-part), pembuatan rangkaian / alat, pengujian dan analisa rangkaian / alat, dan seterusnya, sampai dengan kegiatan penelitian ini benar-benar selesai (penulisan laporan penelitian).
3.3.3. Diagram Blok Rangkaian
Diagram blok alat atau rangkaian catu daya (Power Supply, PS) tetap +5V DC dan +12V DC / 10A ini ditunjukkan seperti pada Gambar 3.2.
Gambar 3.2. Diagram blok rangkaian keseluruhan.
3.3.4.
Skematika Rangkaian Rangkaian catu daya (Power Supply, PS) ini menggunakan IC regulator :
LM7805 dan LM7812, sehingga masing-masing tegangan keluarannya adalah sebesar +5V DC dan +12V DC. Transistor eksternal dimaksudkan sebagai penguat arus agar diperoleh arus keluaran yang lebih besar. Dalam hal ini sampai dengan 10A.
Gambar 3.3. Rangkaian catu daya (power supply) menggunakan IC LM7805 dan LM7812.
3.4.
Cara Kerja Rangkaian Keseluruhan Pada saat pertama kali saklar power on-off dinyalakan, maka transformator
penurun tegangan (step down) akan menurunkan tegangan 220V AC pada bagian gulungan primer menjadi tegangan 20 V AC di gulungan sekunder. Tegangan
20V AC pada gulungan sekunder ini kemudian disearahkan oleh dioda jembatan (bridge diode) dan difilter kapasitor masukan C1 agar ripple atau kerut komponen tegangan AC dapat diperkecil. Setelah masuk dan keluar dari IC regulator tegangan 7805 dan 7812, maka tegangan akan difilter lagi oleh kapasitor keluaran, sehingga tegangan tersebut benar-benar mendekati tegangan arus searah atau DC. Tegangan keluaran masing-masing adalah +5V DC dan +12V DC. Untuk memperoleh arus keluaran yang lebih besar, maka diperlukan transistor eksternal TIP 3055 sebagai penguat arus.
3.5.
Jadwal Pelaksanaan (Time Schedule) Jadwal kegiatan pelaksanaan kegiatan penelitian ini ditunjukkan seperti
pada Tabel 3.1. Tabel 3.1. Jadwal Kegiatan Penelitian Per Mingguan. No.
Urutan Kegiatan Penelitian
1 2 3 4 5 6
Studi pustaka & pengumpulan data Perancangan spesifikasi rangkaian elektronika Simulasi rangkaian elektronika dengan piranti lunak (software) * Pembelian komponen rangkaian elektronika & ATK Pembuatan rangkaian elektronika (hardware) Pengujian & analisa rangkaian elektronika (hardware)
7 8 9 10
Pembuatan, pengujian, & analisa piranti lunak (software) * Pembuatan & penjilidan laporan (draft report) Seminar Pembuatan & penjilidan laporan akhir (final report)
Bulan I Bulan II Bulan III Bulan IV 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
Catatan : * = apabila khusus nomor urutan kegiatan ini benar-benar harus ada dan dilaksanakan
BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN 4.1.
Hasil Pengujian dan Pembahasan Pengujian rangkaian catu daya (power supply) ini menggunakan Digital
Multi Meter (DMM). Jack probe colok berwarna hitam (negative, min, atau common) DMM dihubungkan ke titik referensi. Jack probe colok berwarna merah (positive atau plus) DMM dihubungkan ke titik uji. Sedangkan saklar pemilih (switch selector) DMM pada posisi VAC atau VDC, sesuai dengan keperluan. Untuk menguji atau mengukur tegangan AC, maka saklar pemilih (switch selector) DMM pada posisi VAC 700. Sedangkan untuk menguji atau mengukur tegangan DC, maka saklar pemilih (switch selector) DMM pada posisi VDC 20. Hasil pengujian atau pengukuran rangkaian catu daya ini dapat dilihat secara langsung pada tampilan LCD DMM.
Gambar 4.1. Lokasi titik pengujian rangkaian catu daya (power supply).
Sesuai dengan lokasi titik pengujian rangkaian catu daya (power supply) pada Gambar 4.1, maka hasil pengujian atau pengukuran pada masing-masing titik referensi dan titik uji dirangkum dalam Tabel 4.1.
Tabel 4.1. Tabel hasil pengujian rangkaian catu daya (power supply). LOKASI PENGUJIAN NO. Blok Bagian 1
Rangkaian Catu Daya (Power Supply)
Titik Referensi CT, 0, GND
KETERANGAN
Titik Uji
HASIL PENGUJIAN
A
4,99 V
Q.C. Pass
B
12,02 V
Q.C. Pass
Gambar 4.2. Hasil pengujian rangkaian catu daya (power supply) pada titik A.
Gambar 4.3. Hasil pengujian rangkaian catu daya (power supply) pada titik B.
Dari hasil pengujian atau pengukuran, rangkaian catu daya (power supply) ini telah bekerja dengan baik.
BAB V PENUTUP 5.1.
Kesimpulan Adapun kesimpulan yang dapat diambil setelah melakukan kegiatan
penelitian mandiri ini pada Laboratorium Dasar Teknik Elektro Jurusan Teknik Elektro dan Komputer Fakultas Teknik Universitas Udayana adalah sebagai berikut : 1. Toleransi tegangan keluaran yang dihasilkan oleh rangkaian catu daya (power supply) ini tidak lebih dari ±10%, sehingga rangkaian catu daya (power supply) ini telah bekerja dengan baik. 2. Rangkaian catu daya (power supply) ini bisa digunakan membantu Proses Belajar-Mengajar Mata Kuliah dan Praktikum Elektronika.
5.2.
Saran Adapun saran yang dapat diberikan dalam kegiatan penelitian mandiri ini
pada Laboratorium Dasar Teknik Elektro Jurusan Teknik Elektro dan Komputer Fakultas Teknik Universitas Udayana adalah sebagai berikut : 1.
Perlu dikembangkan atau dibuat rangkaian catu daya (power supply) tetap universal, yaitu dengan menambahkan catu daya (power supply) yang mengeluarkan tegangan -12 V, sehingga menjadi +5V, +12V, dan -12V.
2.
Juga perlu dikembangkan atau dibuat rangkaian catu daya (power supply) simetris variabel, yaitu rangkaian catu daya (power supply) yang mengeluarkan tegangan negatif (minus) dan tegangan positif (plus) yang dapat diatur atau dapat di – adjust secara independen melalui potensiometer pengatur tegangan keluaran.
DAFTAR PUSTAKA 1. Anonim.
2014.
Transistor
NPN
dan
PNP.
Available
From
:
http://simplemotor.com/ 2. www.datasheetcatalog.com datasheet Dioda 1N4001-4007 3. www.datasheetcatalog.com datasheet Regulator 7805 dan 7812 4. Boylestad, Robert & Louis Nashelsky, Electronic Devices & Circuit Theory 8th Edition, Prentice-Hall, Inc., 2002. 5. Hassul, Michael & Don Zimmerman, Electronic Devices & Circuits : Conventional flow version, Prentice-Hall, Inc., 1997. 6. Malvino, Albert Paul. 1987. Prinsip-prinsip Elektronika. Edisi III. Jilid II, Alih bahasa Barmawi dan Tjia. Jakarta: Erlangga.
