BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Denyut
Denyut merupakan pemeriksaan pada pembuluh nadi atau arteri. Ukuran kecepatannya diukur pada beberapa titik denyut misalnya denyut arteri radialis pada
pergelangan tangan, arteri brachialis pada lengan atas, arteri karotis pada leher, arteri poplitea
pada belakang lutut, arteri dorsalis pedis atau arteri tibialis posterior pada kaki. Pemeriksaan denyut dapat dilakukan dengan bantuan stetoskop. Denyut sangat bervariasi tergantung jenis pekerjaan, dan usia, dapat dilihat pada data dibawah ini denyut nadi terhitung kelamin, jenis
pada kondisi normal, yaitu kondisi tidak sesudah berolah raga, berada dalam kondisi tertekan, atau sakit: Tabel 2.1. Perbandingan denyut dengan usia pada kondisi normal:
Usia
Denyut nadi normal
1
Baru Lahir
130
3 Bulan
150
6 Bulan
135
1 Tahun
125
2 Tahun
115
3 Tahun
100
4 Tahun
100
6 Tahun
100
8 Tahun
90
10 Tahun
95
12 Tahun
85
Dewasa
60-115
2.2 STETOSKOP
Gambar 2.1. Stetoskop akustik
Stetoskop (bahasa Yunani: stethos, dada dan skopeein, memeriksa) adalah sebuah alat
medis akustik untuk memeriksa suara dalam tubuh. Benda ini banyak digunakan untuk mendengar suara jantung dan pernapasan, meskipun juga digunakan untuk mendengar intestine dan aliran darah dalam arteri dan "vein". Stetoskop akustik Stetoskop akustik yang paling umum digunakan, dan beroperasi dengan menyalurkan suara dari bagian dada, melalui tabung kosong berisi-udara, ke telinga pendengar. Bagian "chestpiece" biasanya terdiri dari dua sisi yang dapat diletakan di badan pasien untuk memperjelas suara; sebuah diaphgram (disk plastik) atau “stetoskop head”. Bila diaphgram diletakkan di pasien, suara tubuh menggetarkan diaphgram, menciptakan tekanan gelombang akustik yang berjalan sampai ke tube ke telinga pendengar. Bila "stetoskop head" diletakkan di tubuh pasien getaran kulit secara langsung memproduksi gelombang tekanan akustik yang berjalan ke telinga pendengar. “Stetoskop head” menyalurkan suara frekuensi rendah, sedangkan diaphgram menyalurkan frekuensi suara yang lebih tinggi. Stetoskop dua sisi ini diciptakan oleh Rappaport dan Sprague pada awal abad ke-20. Permasalahan dengan akustik stetoskop adalah tingkatan suara sangat rendah, membuat diagnosis sulit.
2
2.3 MIC-CONDENSOR
Mic tipe ini tersusun atas 2 keping plat tipis yang berfungsi untuk menangkap
gelombang suara. Cara kerjanya sederhana, gelombang suara yang masuk akan menggetarkan
kedua plat ini sehingga membentuk sinyal-sinyal audio yang kemudian diteruskan ke pre amplifier untuk dikuatkan.
Berikut diagram cara kerjanya:
Gambar 2.2. Mic-condensor
Mic condensor ini menggunakan 2 plat yang bisa disesuaikan ukurannya, maka mic condensor ini memiliki ukuran yang kecil dan ringan. Karena kecil, mic condensor banyak digunakan dalam berbagai perangkat elektronik sepeti ponsel, handsfree, headphone, dll. Mic tipe ini harus menggunakan daya dalam pengoperasiannya. Jika tidak maka mic condenser tidak akan bekerja. Daya yang digunakan sedikit saja sehingga hemat. Mic condensor lebih peka sehingga bisa menangkap gelombang suara dalam jangkauan yang lebih luas. Mengenai frekuensi, mic condensor sangat baik menangkap frekuensi tinggi dan menengah namun responnya jelek ketika menangkap suara frekuensi rendah. Mic tipe ini bebas dari interferensi medan magnet yang dikeluarkan oleh peralatan listrik disekitarnya. Mic condensor rentan terhadap interferensi gelombang magnet disekitarnya sehingga harus dijauhkan dari peralatan elektronik.
3
2.4 PENGUAT OPERASIONAL 2.4.1 Penguat Differensial Kelemahan sebuah penguat dengan umpan balik arus searah seperti contoh pada
rangkaian penguat tunggal emitor bersama (common emitter) adalah terjadinya pergeseran titik kerja DC akibat perambatan panas antara basis-emitor, sehingga menyebabkan titik kerja
penguatmenjadi tidak stabil akibat dari kenaikan temperatur pada sistem bias transistor
tersebut (tingkat faktor kestabilan menurun) Gambar 2.3, untuk mencapai tingkat kestabilan yang baik pada jenis penguat tunggal, maka pada kaki emitor harus dihubungkan sebuah
resistor RE. Efek dari penambahan ini berakibat pada penguatan arus bolak-balik menjadi menurun (dipandang dari emitor mengakibatkan suatu efek umpan balik sinyal ac pada resistor RE). Sedangkan Gambar 2.4 memperlihatkan diagram blok dari rangkaian.
Gambar 2.3. Prinsip Kestabilan dengan teknik umpan balik negatif
4
Gambar 2.4. Diagram blok dari rangkaian Gambar 2.3
Untuk itu salah satu cara guna mendapatkan penguatan arus bolak-balik yang tinggi,
maka pada resistor RE harus dijajarkan sebuah kapasitor internal bypass dimana pada prinsipnya adalah sama seperti halnya pada kapasitor kopling eksternal di keluaran dan
masukan, yaitu fungsinya tidak lain adalah untuk menghubungkan sinyal bolak-balik. Akibat dari pemakaian kapasitor bypass tersebut adalah terjadinya efek yang mengakibatkan adanya kenaikan waktu untuk mencapai stabil (time constant) menjadi lebih lambat, sehingga mengakibatkan kenaikan batas frekuensi bawah (fL). Permasalahan yang lain adalah terjadinya perlambatan akibat pengisian muatan pada kapasitor-kapasitor kopling (penggandeng) oleh tegangan sumber DC, dengan demikian titik kerja DC untuk mencapai titik stabil diperlukan juga waktu tunda (time constant). 2.4.2 Prinsip Dasar Rangkaian Penting untuk diketahui terlebih dahulu, bahwasannya untuk menjelaskanprinsip kerja rangkaian pada penguat pasangan differensial adalah terlebih da ulu dengan mensyaratkan dimana besarnya arus yang mengalir pada tahanan RE adalah konstan (IE = IC1 + IC2 konstan). Hal ini sangat menguntungkan didalam disain rangkaian, karena nilai tahanan RE dapat dipilih dan ditentukan sebesar mungkin, dengan demikian memungkinkan sekali untuk mendapatkan faktor perbandingan penolakan saat kondisi sama (standar internasional biasa menulis dengan notasi CMMR-Common Mode Rejection Ratio, sedangkan standar DIN yang digunakan di Jerman atau negara-negara Eropa yang berbahasa jerman menuliskan dengan notasi GGleichtaktunterdrueckung). Dengan menetapkan nilai tahanan kolektor RC sama besar (RC1 = RC2 = RC) dan kondisi karakteristik transistor juga sama, maka berlaku hubungan arus kolektor IC1 = IC2 = 0,5·IE.
5
Gambar 2.5 Rangkaian penguat pasangan differensial
2.4.3 Prinsip Kerja Penguat Differensial: Pada saat tegangan masukan V1 = V2 = 0 (titik E1 dan E2 terhubung ke massa), dan besarnya tegangan selisih pada kedua basis VIC = 0. Pada kondisi ini besarnya arus yang mengalir pada kedua kolektor sama besar IC1 = IC2, dan pada keluaran terjadi perubahan tegangan pada VC1 VC1 = 0. ii. Pada saat tegangan masukan V2 = 0 (titik E2 terhubung ke massa), dan besarnya tegangan selisih pada kedua basis VIC = V1. Ada dua kemungkinan kejadian: a) Bila V1 berpolaritas positif, maka pada kondisi ini aruskolektor IC1 naik, sedangkan arus kolektor IC2 menurun, dengan menurunnya arus IC2 menyebabkan tegangan keluaran VC1 mengecil, dengan demikian pada keluaran terjadi perubahan tegangan pada VC1 ke arah negatif (lebih kecil daripada 0 VC1 = negatif.
b) Dan bila V1 berpolaritas negatif, maka pada kondisi ini arus kolektor IC1 menurun, sebaliknya arus kolektor IC2 naik, dengan naiknya arus IC2 menyebabkan tegangan keluaran VC1 membesar, dengan demikian pada keluaran terjadi perubahan tegangan pada VC1 ke arah positif (lebih besar daripada 0 VC1 = positif. Penting untuk diketahui, bahwasannya perubahan tegangan keluaran VC1 berlawanan arah dengan perubahan tegangan masukan V1. iii. Pada saat tegangan masukan V1 = 0 (titik E1 terhubung ke massa), dan besarnya tegangan selisih pada kedua basis VIC = -V2.
6
Ada dua kemungkinan kejadian:
a) Bila V2 berpolaritas positif, maka pada kondisi ini arus kolektor IC2 naik, sedangkan arus kolektor IC1 menurun, dengan menurunnya arus IC1 menyebabkan tegangan keluaran VC1
besar, dengan demikian pada keluaran terjadi perubahan tegangan pada VC1 ke arah positif
(lebih besar daripada 0 VC1 = positif. b) Dan bila V2 berpolaritas negatif, maka pada kondisi ini arus kolektor IC2 menurun, sebaliknya arus kolektor IC1 naik, dengan naiknya arus IC1 menyebabkan tegangan keluaran VC1 menurun, dengan demikian pada keluaran terjadi perubahan tegangan pada VC1 ke arah
negatif (lebih kecil daripada 0 VC1 = negatif. Penting untuk diketahui, bahwasannya
perubahan tegangan keluaran VC1 adalah satu arah dengan perubahan tegangan masukan V2. iv. Bila tegangan V1 dan V2 dikondisikan saling berlawanan.
Ada dua kemungkinan kejadian :
a) Bila V1 berpolaritas positif, tegangan V2 negatif, dan VIC positif. Pada selang waktu kejadian ini, perilaku kedua transistor sama dengan kejadian pada saat II (a) dan III (b), dimana perubahan tegangan keluaran VC1 menurun, dengan demikian pada keluaran terjadi perubahan tegangan pada VC1 ke arah negatif (lebih kecil daripada 0 VC1 = negatif
b) Bila V1 berpolaritas negatif, tegangan V2 positif, dan VIC negatif. Pada selang waktu kejadian ini, perilaku kedua transistor sama dengan kejadian pada saat II (b) dan III (a), dimana perubahan tegangan keluaran VC1 naik, dengan demikian pada keluaran terjadi perubahan tegangan pada VC1 ke arah positif (lebih besar daripada 0 VC1 = positif Penting untuk diketahui, bahwasannya perubahan tegangan keluaran VC1 adalah berlawan arah dengan perubahan tegangan masukan VIC.’Dengan demikian persamaan penguatan saat beda dapat ditentukan sbb: VC1 = ADD (V1 – V2) = AID VIC -Tegangan V1 dan V2 dikondisikan sama besar dengan polaritas searah.
7
Ada dua kemungkinan kejadian lainnya :
a) Kedua tegangan V1 dan V2 berpolaritas positif, dan VIC=0. Pada selang waktu kejadian
ini, perilaku kedua transistor sama dengan kejadian pada saat II (a) dan III (a), dimana
perubahan tegangan keluaran VC1 konstan, dengan demikian pada keluaran tidak terjadi perubahan tegangan pada VC1 VC1 = 0
b) Bila tegangan V1 dan V2 berpolaritas negatif, dan VIC=0. Pada selang waktu kejadian ini,
perilaku kedua transistor sama dengan kejadian pada saat II (b) dan III (b), dimana perubahan
tegangan keluaran VC1 konstan, dengan demikian pada keluaran tidak terjadi perubahan VC1 VC1 = 0. Penting untuk diketahui, bahwasannya pada saat pengendalian tegangan pada
sama (common mode) tidak ada perubahan tegangan keluaran VC1 ( VC1 = 0), hal ini membuktikan bahwa penguat pasangan differensial tidak melakukan penguatan pada saat kedua kondisi masukan sama. Suatu kelemahan di dalam tuntutan praktis, karena besarnya tahanan RE tidak dapat dibuat sebesar mungkin (tak hingga), dengan demikian sumber arus IE juga tidak dapat dijaga konstan, sehingga pada akhirnya secara tidak langsung juga berpengaruh pada perubahan tegangan keluaran VC1.
Berdasarkan dari kejadian tersebut dapat ditentukan penguatan pada saat sama (common mode) sebagai berikut: - VC1 = ACC V1 = ACC V2) untuk V1 = V2 (2.423) Dengan demikian besarnya faktor penolakan sinyal saat sama (CMMRCommon Mode Rejection Ratio) adalah sebagai berikut: CMMR=
𝐴𝑃𝑃 𝐴𝐶𝐶
nilai ideal CMMR = tak hingga (besar sekali). Permasalahan: untuk mendapatkan CMMR yang besar, nilai tahanan RE harus diperbesar dan apabila tahanan RE bertambah besar lagi, kemungkinan transistor tidak mendapat bias yang cukup. Cara mengatasi permasalah ini dapat dipecahkan dengan teknik rangkaian sumber arus konstan.
8
Gambar 2.6. Karakteristik Penguat Differensial
Gambar 2.5. menggambarkan sebuah contoh ilustrasi dari karakteristik kurva keluaran (VC1) terhadap perubahan tegangan masukan VIC. Pada kondisi ini dimana tegangan (V1-V2) menyebabkan penguat differensial berfungsi sebagai penguat membalik (inverting amplifier), dan dari gambar diatas membuktikan antara tegangan masukan dan keluaran berbeda fasa 180°C.
2.5 Mikrokontroler
Mikrokontroler adalah suatu sistem mikroprosesor yang lengkap dan dikemas dalam bentuk sebuah IC (single chip). IC mikrokontroler memiliki perangkat penunjang seperti yang terdapat dalam mikrokomputer yaitu unit pusat pengolahan data (Central Processing Unit), unit memori (ROM dan RAM) dan unit I/O. Selain itu terdapat juga fasilitas - fasilitas seperti timer, counter, dan kontrol interupsi (Interrupt Control). Mikrokontroler merupakan teknologi semikonduktor dengan kandungan transistor yang lebih banyak, namun hanya membutuhkan ruang yang kecil serta dapat diproduksi dalam jumlah yang banyak, sehingga harganya menjadi lebih murah jika dibandingkan dengan mikroposesor. Mikrokontroler mempunyai tipe yang bermacam-macam. Pada Proyek Akhir ini, penulis menggunakan mikrokontroler ATmega8535 yang akan diuraikan pada subbab berikut.
9
2.5.1 ATMEGA8
ATmega8 adalah mikrokontroler CMOS 8-bit berarsitektur AVR RISC yang
memiliki 8K Bytes In-System Programmable Flash. Mikrokontroler dengan konsumsi daya rendah ini mampu mengeksekusi instruksi dengan kecepatan maksimum 16 MIPS
pada frekuensi 16MHz. Berikut adalah fitur selengkapnya dari AVR ATmega8. Mikrokontroller tipe AVR ATmega8 memiliki beberapa fitur, antara lain : 6 channel ADC (empat channel dengan akurasi 10-bit dan dua channel dengan
akurasi 8-bit). Programmable serial USART .
Portal komunikasiya serial (USART) dengan kecepatan maksimal 0,5 Mbps. Perangkat antarmuka serial Two-Wire dengan orientasi byte. Fungsi watchdog timer yang dapat mencegah mikrokontroler dari kesalahan operasi. 5 fungsi untuk menghemat energi ng digunakan, yaitu : idle, ADC noise reduction, power save, power down, dan standby. Timer yang dapat difungsikan sebagai PWM (Pulse Width Modulation). Pengoperasian memerlukan tegangan rendah, yaitu : 4,5 V s.d. 5,5 V. Pemrograman dapat dilakukan dengan mudah. Pemrograman dapat dilakukan dengan cara in system programming, artinya mikrokontroler ini dapat diganti programnya pada saat run time. Memiliki 32 buah register untuk user dan 64 buah register yang digunakan sebagai pengontrol fitur-fitur yang terintegrasi dalam mikrokontroler ini.
10
2.5.2 Konfigurasi Pin ATmega 8
Mikrokontroller ATmega8 ini memiliki 3 buah port dengan masing-masing berjumlah 8 bit. Adapun konfigurasi pin dari mikrokontroler ini seperti diperlihatkan pada gambar
dibawah ini: Fungsi masing-masing pin sebagai berikut :
Gambar 2.7. Atmega8
1. VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan daya. 2. GND merupakan pin ground. 3. Port B (PB0..PB7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu timer/counter, komparator analog dan SPI. 4. Port C (PC0..PC5) merupakan pin I/O dua arah dan pin masukan ADC. 5. Port D (PD0..PD7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu komparator analog, interupsi eksternal dan komunikasi serial. 6. RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroller. 7. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal. 8. AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC. 9. AREF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC. 10. Port C0 digunakan sebagai masukan data dari penguat. 11. Keseluruhan Port B digukan untuk keluaran pada display.
11
Gambar 2.8. Arsitektur Atmega8
2.6 Software
2.6.1 Basic Compiler (BASCOM)
Pada proyek akhir ini digunakan pemrograman dengan bahasa basic, sedangkan untuk pemrograman pada mikrokontrolernya menggunakan BASCOM AVR. BASCOM AVR merupakan suatu programcompiler dengan bahasa pemrograman tingkat tinngi yang dilengkapi olehsimulasi compiler ke bahasa mesin. BASCOM AVR terdiri dari main
12
windowsdan simulator windows. Main windows merupakan jendela utama yang dapatdigunakan untuk membuat listing program. Pemrograman BASCOM AVR memiliki beberapa jenis variabel data dan karakter. Jenis –
jenis variabel data pada pemrograman BASCOM AVR yaitu:
1. Bit (1/8 byte) Sebuah bit hanya memiliki nilai 0 atau 1. Dimana 8 buah bit sama dengan 1byte.
2. Byte (1Byte) Byte ini memiliki jumlah 8 bit-biner yang bernilai 0-255.
3. Integer (two Bytes)
Integer ini memiliki jumlah 16 bit-biner yang bernilai antara -32,768 sampai dengan +32,767.
4. Word (two bytes) Word ini memiliki jumlah 16 bit-biner yang bernilai antara 0 sampai dengan 65535. 5. Long (four bytes) Long ini memiliki jumlah 32bit-biner yang bernilai antara -2147483648 sampai dengan 2147483647. 6. Single Single ini memiliki jumlah 32 bit-biner yang bernilai antara 1.5x1045 sampai dengan 3.4x1038. 7. String (up to 254 bytes) String ini memiliki panjang dimensi sebanyak 10 byte. Simulator Windows merupakan jendela simulasi yang digunakan untuk melihat peragaan perancangan program yang telah dibuat pada jendela utama.Didalam jendela simulasi ini juga terdapat simulasi dari hardware, I/O register,dan tampilan memori yang digunakan pada mikrokontroler.
2.7 LCD/Display Cara kerja LCD secara umum Pada aplikasi umumnya RW diberi logika rendah “0”. Bus data terdiri dari 4-bit atau 8-bit. Jika jalur data 4-bit maka yang digunakan ialah DB4 sampai dengan DB7. Sebagaimana terlihat pada table diskripsi, interface LCD merupakan sebuah parallel bus,
13
dimana hal ini sangat memudahkan dan sangat cepat dalam pembacaan dan penulisan data dari atau ke LCD. Kode ASCII yang ditampilkan sepanjang 8-bit dikirim ke LCD secara 4-bit atau 8 bit pada satu waktu. Jika mode 4-bit yang digunakan, maka 2 nibble data dikirim untuk
membuat sepenuhnya 8-bit (pertama dikirim 4-bit MSB lalu 4-bit LSB dengan pulsa clock
EN setiap nibblenya). Jalur kontrol EN digunakan untuk memberitahu LCD bahwa mikrokontroller mengirimkan data ke LCD. Untuk mengirim data ke LCD program harus
menset EN ke kondisi high “1” dan kemudian menset dua jalur kontrol lainnya (RS dan R/W) atau juga mengirimkan data ke jalur data bus.
Saat jalur lainnya sudah siap, EN harus diset ke “0” dan tunggu beberapa saat (tergantung pada datasheet LCD), dan set EN kembali ke high “1”. Ketika jalur RS berada dalam kondisi low “0”, data yang dikirimkan ke LCD dianggap sebagai sebuah perintah atau
instruksi khusus (seperti bersihkan layar, posisi kursor dll). Ketika RS dalam kondisi high atau “1”, data yang dikirimkan adalah data ASCII yang akan ditampilkan dilayar. Misal, untuk menampilkan huruf “A” pada layar maka RS harus diset ke “1”. Jalur kontrol R/W harus berada dalam kondisi low (0) saat informasi pada data bus akan dituliskan ke LCD. Apabila R/W berada dalam kondisi high “1”, maka program akan melakukan query (pembacaan) data dari LCD. Instruksi pembacaan hanya satu, yaitu Get LCD status (membaca status LCD), lainnya merupakan instruksi penulisan. Jadi hampir setiap aplikasi yang menggunakan LCD, R/W selalu diset ke “0”. Jalur data dapat terdiri 4 atau 8 jalur (tergantung mode yang dipilih pengguna), DB0, DB1, DB2, DB3, DB4, DB5, DB6 dan DB7. Mengirim data secara parallel baik 4-bit atau 8-bit merupakan 2 mode operasi primer. Untuk membuat sebuah aplikasi interface LCD, menentukan mode operasi merupakan hal yang paling penting. Mode 8-bit sangat baik digunakan ketika kecepatan menjadi keutamaan dalam sebuah aplikasi dan setidaknya minimal tersedia 11 pin I/O (3 pin untuk kontrol, 8 pin untuk data).Sedangkan mode 4 bit minimal hanya membutuhkan 7-bit (3 pin untuk kontrol, 4 pin untuk data). Bit RS digunakan untuk memilih apakah data atau instruksi yang akan ditransfer antara mikrokontroller dan LCD. Jika bit ini di set (RS = 1), maka byte pada posisi kursor LCD saat itu dapat dibaca atau ditulis. Jika bit ini di reset (RS = 0), merupakan instruksi yang dikirim ke LCD atau status eksekusi dari instruksi terakhir yang dibaca
14
Teori mengenai LCD
LCD (Liquid Crystal Display) adalah suatu jenis media tampil yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. LCD sudah digunakan diberbagai bidang misalnya alal– alat elektronik seperti televisi, kalkulator, ataupun layar komputer. Pada bab ini aplikasi
LCD yang dugunakan ialah LCD dot matrik dengan jumlah karakter 20 x 4. LCD sangat
berfungsi sebagai penampil yang nantinya akan digunakan untuk menampilkan status kerja alat. Adapun fitur yang disajikan dalam LCD ini adalah :
a.
Terdiri dari 20 karakter dan 4 baris.
b.
Terdapat karakter generator terprogram.
c.
Dapat dialamati dengan mode 4-bit dan 8-bit.
d.
Dilengkapi dengan back light.
Tabel. 2.2 Konfigurasi LCD Pin 1 2 3 4 5 6 7-14 15 16
Deskripsi Ground Vcc Pengatur kontras “RS” Instruction/Register Select “R/W” Read/Write LCD Registers “EN” Enable Data I/O Pins Vcc Ground
Gambar 2.9 Display LCD 20x4
15
2.8 Power supply
Secara garis besar, pencatu daya listrik dibagi menjadi dua macam, yaitu pencatu daya tak distabilkan dan pencatu daya distabilkan. Pencatu daya tak distabilkan dan Pencatu daya distabilkan.Pencatu daya tak distabilkan merupakan jenis pencatu daya yang paling
sederhana. Pada pencatu daya jenis ini, tegangan maaupun arus keluaran dari pencatu daya tidak distabilkan, sehingga berubah-ubah sesuai keadaan tegangan masukan dan beban pada
keluaran. Pencatu daya jenis ini biasanya digunakan pada peranti elektronika sederhana yang
tidak sensitif akan perubahan tegangan. Pencatu jenis ini juga banyak digunakan pada tinggi untuk mengkompensasi lonjakan tegangan keluaran pada penguat. penguat daya
Pencatu daya distabilkan, pencatu jenis ini menggunakan suatu mekanisme loloh balik untuk menstabilkan tegangan keluarannya, bebas dari variasi tegangan masukan, beban keluaran,
maupun dengung. Ada dua jenis kalang yang digunakan untuk menstabilkan tegangan keluaran, antara lain:
Pencatu daya linier, merupakan jenis pencatu daya yang umum digunakan. Cara kerja dari pencatu daya ini adalah mengubah tegangan AC menjadi tegangan AC lain yang lebih kecil dengan bantuan Transformator. Tegangan ini kemudian disearahkan dengan menggunakan rangkaian penyearah tegangan, dan di bagian akhir ditambahkan kondensator sebagai penghalus tegangan sehingga tegangan DC yang dihasilkan oleh pencatu daya jenis ini tidak terlalu bergelombang. Selain menggunakan diode sebagai penyearah, rangkaian lain dari jenis ini dapat menggunakan regulator tegangan linier sehingga tegangan yang dihasilkan lebih baik daripada rangkaian yang menggunakan diode. Pencatu daya jenis ini biasanya dapat menghasilkan tegangan DC yang bervariasi antara 0 - 60 Volt dengan arus antara 0 10 Ampere.
Pencatu daya Sakelar, pencatu daya jenis ini menggunakan metode yang berbeda dengan pencatu daya linier. Pada jenis ini, tegangan AC yang masuk ke dalam rangkaian langsung disearahkan oleh rangkaian penyearah tanpa menggunakan bantuan transformer. Cara menyearahkan tegangan tersebut adalah dengan menggunakan frekuensi tinggi antara 10KHz hingga 1MHz, dimana frekuensi ini jauh lebih tinggi daripada frekuensi AC yang sekitar 50Hz.
16
Pada pencatu daya sakelar biasanya diberikan rangkaian umpan balik agar tegangan dan
arus yang keluar dari rangkaian ini dapat dikontrol dengan baik. 2.8.1 Konsep dasar penyerarah gelombang
Konsep dasar penyearah gelombang yang dimaksud dalam artikel ini adalah konsep
penyearah gelombang dalam suatu power supply atau catu daya. Penyearah gelombang (rectifier) adalah bagian dari power supply / catu daya yang berfungsi untuk mengubah sinyal tegangan AC (Alternating Current) menjadi tegangan DC (Direct Current). Komponen utama
dalam penyearah gelombang adalah diode yang dikonfiguarsikan secara forward bias. Dalam sebuah power supply tegangan rendah, sebelum tegangan AC tersebut di ubah menjadi
tegangan DC maka tegangan AC tersebut perlu di turunkan menggunakan transformator
stepdown. Ada 3 bagian utama dalam penyearah gelombang pada suatu power supply yaitu, penurun tegangan (transformer), penyearah gelombang / rectifier (diode) dan filter (kapasitor) yang digambarkan dalam blok diagram berikut.
Gambar 2.10 Blok diagram penyearah Pada dasarnya konsep penyearah gelombang dibagi dalam 2 jenis yaitu, Penyearah setengah gelombang dan penyearah gelombang penuh.
17
Penyearah Setengah Gelombang (Half Wave rectifier)
Gambar 2.11 Penyearah Setengah Gelombang
Penyearah setengah gelombang (half wave rectifer) hanya menggunakan 1 buah diode sebagai komponen utama dalam menyearahkan gelombang AC. Prinsip kerja dari penyearah
setengah gelombang ini adalah mengambil sisi sinyal positif dari gelombang AC dari
transformator. Pada saat transformator memberikan output sisi positif dari gelombang AC maka diode dalam keadaan forward bias sehingga sisi positif dari gelombang AC tersebut dilewatkan dan pada saat transformator memberikan sinyal sisi negatif gelombang AC maka dioda dalam posisi reverse bias, sehingga sinyal sisi negatif tegangan AC tersebut ditahan atau tidak dilewatkan seperti terlihat pada gambar sinyal output penyearah setengah gelombang berikut.
Gambar 2.12 Sinyal output penyearah setengah gelombang
18
Formulasi yang digunakan pada penyearah setengah gelombang sebagai berikut :
𝑉
𝑚 𝑎𝑣𝑔 = 𝑉 𝜋𝑅
Penyearah Gelombang Penuh (Full wave Rectifier)
Penyearah gelombang penuh dapat dibuat dengan 2 macam yaitu, menggunakan 4 diode dan 2 diode. Untuk membuat penyearah gelombang penuh dengan 4 diode menggunakan transformator non-CT seperti terlihat pada gambar berikut :
Gambar 2.13 Penyearah 4 diode Prinsip kerja dari penyearah gelombang penuh dengan 4 diode diatas dimulai pada saat output transformator memberikan level tegangan sisi positif, maka D1, D4 pada posisi forward bias dan D2, D3 pada posisi reverse bias sehingga level tegangan sisi puncak positif tersebut akan di leawatkan melalui D1 ke D4. Kemudian pada saat output transformator memberikan level tegangan sisi puncak negatif maka D2, D4 pada posisi forward bias dan D1, D2 pada posisi reverse bias sehingan level tegangan sisi negatif tersebut dialirkan melalui D2, D4. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada grafik output berikut:
19
Gambar 2.14 Sinyal output penyearah gelombang penuh 4 diode
Penyearah gelombang dengan 2 diode menggunakan tranformator dengan CT (Center Tap). Rangkaian penyearah gelombang penuh dengan 2 diode dapat dilihat pada gambar berikut :
Gambar 2.15 Rangkaian penyearah gelombang penuh dengan 2 diode Formulasi pada penyearah gelombang penuh sebagai berikut:
𝑉𝑎𝑣𝑔 =
2𝑉𝑚 𝜋
Penyearah Dilengkapi Filter Kapasitor Agar tegangan penyearahan gelombang AC lebih rata dan menjadi tegangan DC maka dipasang filter kapasitor pada bagian output rangkaian penyearah seperti terlihat pada gambar berikut:
20
Gambar 2.16 Output rangkaian penyearah dengan filter Fungsi kapasitor pada rangkaian diatas untuk menekan riple yang terjadi dari proses penyearahan gelombang AC. Setelah dipasang filter kapasitor maka output dari rangkaian penyearah gelombang penuh ini akan menjadi tegangan DC (Direct Current) yang dpat diformulasikan sebagai berikut :
𝑉𝐷𝐶 =
2𝑉𝑚𝑎𝑥 𝜋
Kemudian untuk nilai riple tegangan yag ada dapat dirumuskan sebagai berikut :
𝑉𝑟𝑖𝑝𝑝𝑙𝑒 =
21
𝐼𝐿𝑜𝑎𝑑 𝑓𝐶
