DAFTAR ISI DAFTAR ISI .......................................................................................................................................................... i KEPEMILIKAN DAN PENGESAHAN ........................................................................................................ iii UNIT I.
KETIDAKPASTIAN PENGUKURAN .......................................................................... 1
UNIT II.
APLIKASI OP-AMP 1 .................................................................................................... 7
UNIT III. APLIKASI OP-AMP PENGUAT TAK MEMBALIK ............................................... 12 UNIT IV. APLIKASI OP-AMP 2 ................................................................................................. 15 UNIT V.
APLIKASI OP-AMP INTEGRATOR ......................................................................... 19
UNIT VI. APLIKASI OP-AMP INTEGRATOR DIFERENSIATOR ....................................... 21 UNIT VII. PENGUKURAN TEMPERATUR MENGGUNAKAN TERMISTOR ..................... 24
Laboratorium Teknik Elektro | i
Laboratorium Teknik Elektro | ii
KEPEMILIKAN DAN PENGESAHAN Nama
Hari
No. Mahasiswa
Jam
KEGIATAN PRAKTIKUM No
Tanggal
Unit
Nama & Paraf SPV/Asisten
Ttd
PENYERAHAN LAPORAN Tanggal Kumpul Laporan
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Laboratorium Teknik Elektro | iii
Unit
Nama & Paraf SPV/Asisten
UNIT I KETIDAKPASTIAN PENGUKURAN A. TUJUAN PRAKTIKUM 1. Mengetahui sifat-sifat alat ukur 2. Mengkalibrasi alat ukur B. ALAT DAN BAHAN 1. Rangkaian percobaan 2. Catu Daya stabil 3. Multimeter 4. Osiloskop dual trace 5. Kabel konektor (Jumper) C. DASAR TEORI Pengujian pengukuran seringkali mencakup nilai terukur, yang terletak dekat zona ketidakpastian. Tujuan pengukuran adalah menentukan nilai besaran ukur yang mencakup spesifikasi besaran ukur, metode pengukuran dan prosedur pengkuran. Secara umum, hasil pengukuran hanya merupakan taksiran atau pendekatan nilai besaran ukur. Oleh karena itu hasil tersebut hanya lengkap bila disertai dengan pernyataan ketidakpastian dari taksiran tersebut. Ketidakpastian adalah ukuran sebaran yang secara beralasan dapat dikaitkan dengan nilai terukur. Yang memberikan rentang terpusat pada nilai terukur, dimana didalamnya terletak nilai benar dengan tingkat kepercayaan tertentu. Beberapa sumber ketidakpastian pengukuran: 1. definisi besaran ukur yang tidak lengkap 2. pengambilan sampel yang diukur bisa jadi tidak mewakili besaran ukur yang didifinisikan. 3. bias personil dalam membaca peralatan analog 4. resolusi atau ambang diskriminasi peralatan 5. nilai yang diberikan pada standar pengukuran atau bahan acuan 6. variasi pengamatan berulang terhadap besaran ukur dalam kondisi yang tampak sama 7. pengaruh kondisi lingkungan terhadap proses pengukuran. Laboratorium Teknik Elektro | 1
Klafisifikasi komponen ketidakpastian Secara umum ketidakpastian pengukuran terdiri dari beberapa komponen yang dapat diklasifikasikan menurut metode yang digunakan untuk menaksir numeriknya. 1. Tipe A, yang dievaluasi dengan analisa statistik dari serangkaian pengamatan. 2. Tipe B, yang dievaluasi dengan cara selain analisis statistik, tapi didasarkan kepada “scientific jugement” dengan menggunakan informasi: a. Data pengukuran sebelumnya, b. Pengalaman dan pengetahuan, c. Spesifikasi pabrik, d. Data kalibrasi/laporan kalibrasi, e. Ketidakpastian dari data acuan/ buku Dalam praktikum kali ini kita akan mencoba menghitung ketidakpastian pengukuran dengan Tipe A. Evaluasi ketidakpastian baku Tipe A Bila pengukuran dilakukan berulang kali, nilai rata-rata dan simpangan bakunya dapat dihitung. Simpangan baku menggambarkan sebaran nilai yang dapat digunakan untuk mewakili seluruh populasi dari nilai terukur. Dalam sebagaian besar kasus, taksiran terbaik yang tersedia dari nilai haapan terhadap suatu besaran yang bervariasi secara acak, yang diperoleh dari n pengamatan berulang yang saling bebas dalam kondisi pengukuran yang sama adalah nilai rata-rata dari hasil n pengamatan:
1 n x xi n 1 Simpangan baku adalah suatu taksiran sebaran populasi dimana n nilai tersebut diambil, yaitu: n
s ( xi )
(x i 1
i
x) 2
n 1
Setelah melakukan satu kali n pengamatan berulang, kemudian dilakukan pengamatan kedua dari n pengamatan berulang maka nilai rata-rata dapat dihitung lagi. Kemungkinan akan terjadi sedikit perbedaan rata-rata dari n pengamatan kedua dari Laboratorium Teknik Elektro | 2
rata-rata pengamatan pertama. Taksiran sebaran dari rata-rata populasi dapat dihitung dari simpangan baku rata-rata eksperimental (ESDM):
𝒔(𝒙) =
𝒔(𝒙𝒊 ) √𝒏
Ketidakpastian baku Tipe A, u(xi) dari suatu besaran yang ditentukan dari n pengamatan berulang yang saling bebas adalah nilai ESDM:
u(xi) = s(x) Jadi nilai besaran yang terukur adalah hasil pembacaan u(xi)
Laboratorium Teknik Elektro | 3
Lembar Kerja Kalibrasi Tegangan DC Hasi Kalibrasi Rentang (Volt)
Frekwensi (Hz)
Penunjuk Alat (Volt)
Pembacaan Standard (Volt) Naik
Turun
Naik
Turun
1
1
2
2
repeability Naik
Rara-rata pembacaan
turun
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Catatan: Nilai rata-rata dibulatkan k : Repebility terbesar:
(Repebility = harga mutlak dari selisih pembacaan naik.1 dan pembacaan naik.2 atau pembacaan turun.1 dan pembacaan turun.2)
Analisis: ........................................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................................ Disetujui: Tgl.
Diperiksa: Tgl.
Dikalibrasi: Tgl.
Laboratorium Teknik Elektro | 4
Lembar Kerja Kalibrasi Tegangan AC Hasi Kalibrasi Rentang (Volt)
CT – 6
Frekwensi (Hz)
6 – CT
50 Hz 50 Hz
6–6
50 Hz
CT – 9
50 Hz
9 - CT
50 Hz
9-9
50 Hz
CT – 12
50 Hz
12 – CT
50 Hz
12 - 12
50 Hz
6–9
50 Hz
9–6
50 Hz
6 – 12
50 Hz
12 – 6
50 Hz
9 – 12
50 Hz
12 - 9
50 Hz
Penunjuk Alat (Volt)
Pembacaan Standard (Volt) Naik
Turun
Naik
Turun
1
1
2
2
repeability Naik
Rara-rata pembacaan
turun
Catatan: Nilai rata-rata dibulatkan ke: Repebility terbesar :
(Repebility = harga mutlak dari selisih pembacaan naik.1 dan pembacaan naik.2 atau pembacaan turun.1 dan pembacaan turun.2)
Analisis: ........................................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................................
Disetujui Tanggal:
Diperiksa Tanggal:
Dikalibrasi Tanggal:
Laboratorium Teknik Elektro | 5
Lembar Kerja Kalibrasi Tahanan Hasi Kalibrasi Rentang (Ohm)
Penunjuk Alat (Ohm)
Pembacaan Standard (Ohm) Naik
Turun
Naik
Turun
1
1
2
2
repeability Naik
Rara-rata pembacaan
turun
Catatan: Nilai rata-rata dibulatkan ke: Repebility terbesar:
(Repebility = harga mutlak dari selisih pembacaan naik.1 dan pembacaan naik.2 atau pembacaan turun.1 dan pembacaan turun.2)
Analisis: ........................................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................................
Disetujui Tanggal:
Diperiksa Tanggal:
Dikalibrasi Tanggal:
Laboratorium Teknik Elektro | 6
UNIT II APLIKASI OP–AMP 1 A. TUJUAN PRAKTIKUM 1. Mengetahui sifat-sifat Op-Amp 2. Merancang rangkaian dengan Op-Amp 3. Menerapkan Op-Amp pada berbagai aplikasi B. ALAT DAN BAHAN 1. Rangkaian percobaan 2. Catu Daya stabil 3. Multimeter 4. Osiloskop dual trace 5. Kabel konektor (Jumper) C. DASAR TEORI Secara teori Operational Amplifier (Op-Amp) atau Penguat Operasi adalah penguat dengan kopling langsung (DC = Direct Coupling) yang memiliki sifat-sifat sebagai berikut: 1. Faktor penguatan tak terhingga (A = ) Artinya perubahan sedikit saja pada masukannya akan menyebabkan perubahan yang besar pada keluarannya. Karena pada penggunaannya tegangan output berhingga dan karena VO A.Vi , sedangkan A = maka Vi dianggap nol walaupun V0 0 . 2. Tahanan Input Tak Terhingga ( R i ) Artinya inputnya tak menarik daya dari tingkat sebelumnya (yang diperlukan hanya perubahan tegangan). Karena I i
Vi , bila Ri maka I i 0 jadi pada Ri
input tidak ada arus. 3. Tahanan Output = 0 Artinya tegangan output akan tetap walaupun impedansi beban hamper nol. 4. Bandwith dari DC sampai Tak Terhingga Penguatan dari DC sampai frekuensi tak terhingga besarnya tetap. 5. Tak ada Drift Tegangan Tegangan output tak berubah bila suhu berubah. Laboratorium Teknik Elektro | 7
6. Rise Time = 0 Waktu yang diperlukan untuk mencapai harga puncak pada output sama dengan pada sinyal input. Mengingat bahwa bahan-bahan yang dipergunakan untuk membuat IC Op-Amp kemampuannya terbatas, maka kenyataannya sebuah Op-Amp tidaklah persis seperti penguat ideal. Beberapa contoh rangkaian dasar dengan Op-Amp adalah sebagai berikut :
Gambar 1. Rangkaian dasar Op-Amp
Laboratorium Teknik Elektro | 8
LEMBAR PENGISIAN A. Gelinciran Nol (Zero Offset)
7 1
+5V
3 2
+
6
OUT PUT
4 5
LM741 100 K
1
2
3
-5V
Ukurlah Tegangan Keluaran: RESISTOR VAR di putar ke kanan
Vo = ……………
RESISTOR VAR di putar ke kiri
Vo = ……………
RESISTOR VAR di putar ke posisi tengah Vo = …………… Apakah output dapat 0 volt?
Ya/Tidak
Jelasan : ......................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................... B. Penguat Membalik R2
4 5
-Vcc
1K
6
7 1
3
LM741
+
2
Input
-
R1
+Vcc
Laboratorium Teknik Elektro | 9
output
Penggaruh Perubahan R2 f.in
= 1 KHz
V.in
R2 (Ohm)
= 100mV p - p
+Vcc = 5Volt -Vcc = 5Volt
V 0 (skala)
Volts/Div
V 0 (Volt)
R2 = 1 KΩ R2 = 4K7 Ω R2 = 10 KΩ Penggaruh Perubahan V.in f.in
= 1 KHz
R2 = 10 KΩ
+Vcc = 5Volt -Vcc = 5Volt
Gambarkan bentuk gelombang input dan output V.in
= 100mV p - p (sinus)
V.in
Beda Fase = ............ Vout
Beda Fase = ............ Vin
= ...........
Vout
Volt/div = ...........
Volt/div
= ...........
Volt/div = ...........
Volt/div = ...........
Periode = ...........
Periode
= ...........
Periode = ...........
Periode = ...........
Time/div = ...........
Time/div = ...........
Time/div = ...........
Time/div = ...........
V.in
= ...........
= 300mV p - p (sinus)
= 700m V p - p (sinus)
V.in
Beda Fase = ............ Vout
= ...........
= ...........
Vin
= ...........
= 1 V p - p (sinus)
Beda Fase = ............ Vin
= ...........
Vout
= ...........
Volt/div = ...........
Volt/div
= ...........
Volt/div = ...........
Volt/div = ...........
Periode = ...........
Periode
= ...........
Periode = ...........
Periode = ...........
Time/div = ...........
Time/div = ...........
Time/div = ...........
Time/div = ...........
Laboratorium Teknik Elektro | 10
Vin
= ...........
Penggaruh Perubahan Vcc f.in
= 1 KHz
R2 = 10 KΩ
V.in
= 700m V p - p (sinus)
Gambarkan bentuk gelombang input dan output +Vcc = 5Volt -Vcc = 5Volt
+Vcc = 7Volt -Vcc = 7Volt
Beda Fase = .......
Beda Fase = .......
Vout
= ...........
Vin
= ...........
Vout
Volt/div = ...........
Volt/div
= ...........
Periode = ...........
Periode
Time/div = ...........
= ...........
Vin
= ...........
Volt/div = ...........
Volt/div
= ...........
= ...........
Periode = ...........
Periode
= ...........
Time/div = ...........
Time/div = ...........
Time/div = ...........
+Vcc = 9Volt -Vcc = 9Volt
+Vcc = 12Volt -Vcc = 12Volt
Beda Fase = .......
Beda Fase = .......
Vout
= ...........
Vin
= ...........
Vout
Volt/div = ...........
Volt/div
= ...........
Periode = ...........
Periode
Time/div = ...........
= ...........
Vin
= ...........
Volt/div = ...........
Volt/div
= ...........
= ...........
Periode = ...........
Periode
= ...........
Time/div = ...........
Time/div = ...........
Time/div = ...........
Acc Asisten Nama Praktikan: 1. …………………………....
Tanggal: ……………………… NIM: ……………………… Ttd.
2. ……………..…………..…
NIM: ……………………… (…………………………….)
Laboratorium Teknik Elektro | 11
UNIT III APLIKASI OP-AMP PENGUAT TAK MEMBALIK
7 1
+5V
3
Input
2
+
6
output
4 5
LM741 R2 -5V
1K
Penggaruh Perubahan R2 f.in
= 1 KHz R2 (Ohm)
V.in
= 100mV p - p
+Vcc = 5Volt -Vcc = 5Volt
V 0 (skala)
Volts/Div
R2 = 1 KΩ R2 = 4K7 Ω R2 = 10 KΩ
Laboratorium Teknik Elektro | 12
V 0 (Volt)
Penggaruh Perubahan V.in f.in
= 1 KHz
R2 = 10 KΩ
+Vcc = 5Volt -Vcc = 5Volt
Gambarkan bentuk gelombang input dan output V.in
= 100mV p - p (sinus)
Beda Fase = ....... Vout
= ...........
Vout
Volt/div = ...........
Volt/div
= ...........
Periode = ...........
Periode
Time/div = ...........
Vin
= ...........
Volt/div = ...........
Volt/div
= ...........
= ...........
Periode = ...........
Periode
= ...........
Time/div = ...........
Time/div = ...........
Time/div = ...........
= 700m V p - p (sinus)
Beda Fase = ....... Vout
= ...........
= 300mV p - p (sinus)
Beda Fase = ....... Vin
V.in
= ...........
V.in
V.in
= ...........
= 1,2 V p - p (sinus)
Beda Fase = ....... Vin
= ...........
Vout
Volt/div = ...........
Volt/div
= ...........
Periode = ...........
Periode
Time/div = ...........
= ...........
Vin
= ...........
Volt/div = ...........
Volt/div
= ...........
= ...........
Periode = ...........
Periode
= ...........
Time/div = ...........
Time/div = ...........
Time/div = ...........
Laboratorium Teknik Elektro | 13
Penggaruh Perubahan Vcc f.in = 1 KHz R2 = 10 KΩ
V.in
= 1000m V p - p (sinus)
Gambarkan bentuk gelombang input dan output +Vcc = 5Volt -Vcc = 5Volt
+Vcc = 7Volt -Vcc = 7Volt
Beda Fase = .......
Beda Fase = .......
Vout
= ...........
Vin
= ...........
Vout
Volt/div = ...........
Volt/div
= ...........
Periode = ...........
Periode
Time/div = ...........
= ...........
Vin
= ...........
Volt/div = ...........
Volt/div
= ...........
= ...........
Periode = ...........
Periode
= ...........
Time/div = ...........
Time/div = ...........
Time/div = ...........
+Vcc = 9Volt -Vcc = 9Volt
+Vcc = 12Volt -Vcc = 12Volt
Beda Fase = .......
Beda Fase = .......
Vout
= ...........
Vin
= ...........
Vout
Volt/div = ...........
Volt/div
= ...........
Periode = ...........
Periode
Time/div = ...........
= ...........
Vin
= ...........
Volt/div = ...........
Volt/div
= ...........
= ...........
Periode = ...........
Periode
= ...........
Time/div = ...........
Time/div = ...........
Time/div = ...........
Acc Asisten Nama Praktikan:
Tanggal: ………………………
1. …………………………....
NIM: ………………………
2. ……………..…………..…
NIM: ………………………
Ttd.
(…………………………….)
Laboratorium Teknik Elektro | 14
UNIT IV APLIKASI OP – AMP II A. TUJUAN PRAKTIKUM 1. Mengetahui sifat-sifat Op-Amp 2. Merancang rangkaian dengan Op-Amp 3. Menerapkan Op-Amp pada berbagai aplikasi lanjut B. ALAT DAN BAHAN 1. Rangkaian percobaan 2. Catu Daya stabil 3. Multimeter 4. Osiloskop dual trace 5. Kabel konektor (Jumper) C. DASAR TEORI Secara teori Operational Amplifier (Op-Amp) atau Penguat Operasi adalah penguat dengan kopling langsung (DC = Direct Coupling) yang memiliki sifat-sifat sebagai berikut: 1. Faktor penguatan tak terhingga (A = ) Artinya perubahan sedikit saja pada masukannya akan menyebabkan perubahan yang besar pada keluarannya. Karena pada penggunaannya tegangan output berhingga dan karena VO A.Vi , sedangkan A = maka Vi dianggap nol walaupun V0 0 . 2. Tahanan Input Tak Terhingga ( R i ) Artinya inputnya tak menarik daya dari tingkat sebelumnya (yang diperlukan hanya perubahan tegangan). Karena I i
Vi , bila Ri maka I i 0 jadi pada Ri
input tidak ada arus. 3. Tahanan Output = 0 Artinya tegangan output akan tetap walaupun impedansi beban hamper nol. 4. Bandwith dari DC sampai Tak Terhingga Penguatan dari DC sampai frekuensi tak terhingga besarnya tetap. 5. Tak ada Drift Tegangan Tegangan output tak berubah bila suhu berubah. Laboratorium Teknik Elektro | 15
6. Rise Time = 0 Waktu yang diperlukan untuk mencapai harga puncak pada output sama dengan pada sinyal input. Mengingat bahwa bahan-bahan yang dipergunakan untuk membuat IC Op-Amp kemampuannya terbatas, maka kenyataannya sebuah Op-Amp tidaklah persis seperti penguat ideal.
Laboratorium Teknik Elektro | 16
LEMBAR PENGISIAN A. Penguat Diferensial R2
4 5
-5V
3
Input 2
LM741 6
output
+
2
-
R1 Input 1
7 1
Ra Rb +5V
f.in
= 1 KHz
V.in
= 100mV p - p (sinus)
Gambarkan bentuk gelombang input dan output R1 = 1 KΩ, R2 = 2K2Ω Ra = 1 KΩ, Rb = 2K2Ω
R1 = 1 KΩ, R2 = 2K2Ω Ra = 2K2Ω, Rb = 4K7Ω
Beda Fase = .......
Beda Fase = .......
Vout
= ...........
Vin
= ...........
Vout
Volt/div = ...........
Volt/div
= ...........
Periode = ...........
Periode
Time/div = ...........
Vin
= ...........
Volt/div = ...........
Volt/div
= ...........
= ...........
Periode = ...........
Periode
= ...........
Time/div = ...........
Time/div = ...........
Time/div = ...........
R1 = 1 KΩ, R2 = 2K2Ω Ra = 1 KΩ, Rb = 1 KΩ
R1 = 1 KΩ, R2 = 2K2Ω Ra = 1 KΩ, Rb = 4K7Ω
.
. Beda Fase = ....... Vout
= ...........
= ...........
Beda Fase = ....... Vin
= ...........
Vout
Volt/div = ...........
Volt/div
= ...........
Periode = ...........
Periode
Time/div = ...........
= ...........
Vin
= ...........
Volt/div = ...........
Volt/div
= ...........
= ...........
Periode = ...........
Periode
= ...........
Time/div = ...........
Time/div = ...........
Time/div = ...........
Laboratorium Teknik Elektro | 17
Dengan input tegangan DC, Vin1 = 5V dan Vin2 = 5V (dc) R1 = 1 KΩ, R2 = 2K2Ω Ra = 1 KΩ, Rb = 2K2Ω
R1 = 1 KΩ, R2 = 2K2Ω Ra = 1 KΩ, Rb = 4K7Ω
.
. Beda Fase = ....... Vout
= ...........
Beda Fase = ....... Vin
= ...........
Vout
Volt/div = ...........
Volt/div
= ...........
Periode = ...........
Periode
Time/div = ...........
= ...........
Vin
= ...........
Volt/div = ...........
Volt/div
= ...........
= ...........
Periode = ...........
Periode
= ...........
Time/div = ...........
Time/div = ...........
Time/div = ...........
Laboratorium Teknik Elektro | 18
UNIT V APLIKASI OP-AMP INTEGRATOR C1
50 nF R2 -5V
4 5
1M
6
output
7 1
3
LM741
+
2
Input 1
-
R1
+5V
f.in
= 100 Hz
V.in
= 900mV p - p …(sinus)
Gambarkan bentuk gelombang input dan output R2 = 1 KΩ
R2 = 10 KΩ
Beda Fase = .......
Beda Fase = .......
Vout
= ...........
Vin
= ...........
Vout
Volt/div = ...........
Volt/div
= ...........
Periode = ...........
Periode
Time/div = ...........
= ...........
Vin
= ...........
Volt/div = ...........
Volt/div
= ...........
= ...........
Periode = ...........
Periode
= ...........
Time/div = ...........
Time/div = ...........
Time/div = ...........
R2 = 4K7 Ω
R2 = 47 KΩ
. Beda Fase = .......
Beda Fase = .......
Vout
Vin
= ...........
Vout
Volt/div = ...........
Volt/div
= ...........
Periode = ...........
Periode
Time/div = ........... f.in
= ...........
= 1 KHz
Vin
= ...........
Volt/div = ...........
Volt/div
= ...........
= ...........
Periode = ...........
Periode
= ...........
Time/div = ...........
Time/div = ...........
Time/div = ...........
V.in
= ...........
= 2V p - p …(kotak) Laboratorium Teknik Elektro | 19
Gambarkan bentuk gelombang input dan output R2 = 1 KΩ R2 = 10 KΩ
Beda Fase = ....... Vout
= ...........
Beda Fase = ....... Vin
= ...........
Vout
Volt/div = ...........
Volt/div
= ...........
Periode = ...........
Periode
Time/div = ...........
= ...........
Vin
= ...........
Volt/div = ...........
Volt/div
= ...........
= ...........
Periode = ...........
Periode
= ...........
Time/div = ...........
Time/div = ...........
Time/div = ...........
R2 = 4K7 Ω
R2 = 47 KΩ
Beda Fase = .......
Beda Fase = .......
Vout
= ...........
Vin
= ...........
Vout
Volt/div = ...........
Volt/div
= ...........
Periode = ...........
Periode
Time/div = ...........
= ...........
Vin
= ...........
Volt/div = ...........
Volt/div
= ...........
= ...........
Periode = ...........
Periode
= ...........
Time/div = ...........
Time/div = ...........
Time/div = ...........
Acc Asisten Nama Praktikan:
Tanggal: ………………………
1. …………………………....
NIM: ………………………
2. ……………..…………..…
NIM: ………………………
Ttd.
(…………………………….)
Laboratorium Teknik Elektro | 20
UNIT VI APLIKASI OP-AMP INTEGRATOR DIFERENSIATOR R1
4 5
-5V
Input 1
3
6
output
7 1
50 nF
LM741
+
2
-
C1
+5V
f.in
= 100 Hz
V.in
= 900m V p - p …(sinus)
Gambarkan bentuk gelombang input dan output R2 = 1 KΩ
R2 = 10 KΩ
Beda Fase = .......
Beda Fase = .......
Vout
= ...........
Vin
= ...........
Vout
Volt/div = ...........
Volt/div
= ...........
Periode = ...........
Periode
Time/div = ...........
= ...........
Vin
= ...........
Volt/div = ...........
Volt/div
= ...........
= ...........
Periode = ...........
Periode
= ...........
Time/div = ...........
Time/div = ...........
Time/div = ...........
R2 = 4K7 Ω
R2 = 47 KΩ
Beda Fase = .......
Beda Fase = .......
Vout
= ...........
Vin
= ...........
Vout
Volt/div = ...........
Volt/div
= ...........
Periode = ...........
Periode
Time/div = ...........
= ...........
Vin
= ...........
Volt/div = ...........
Volt/div
= ...........
= ...........
Periode = ...........
Periode
= ...........
Time/div = ...........
Time/div = ...........
Time/div = ...........
Laboratorium Teknik Elektro | 21
f.in
= 1 KHz
V.in
= 2 V p - p …(segitiga)
Gambarkan bentuk gelombang input dan output R2 = 1 KΩ
R2 = 10 KΩ
Beda Fase = .......
Beda Fase = .......
Vout
= ...........
Vin
= ...........
Vout
Volt/div = ...........
Volt/div
= ...........
Periode = ...........
Periode
Time/div = ...........
= ...........
Vin
= ...........
Volt/div = ...........
Volt/div
= ...........
= ...........
Periode = ...........
Periode
= ...........
Time/div = ...........
Time/div = ...........
Time/div = ...........
R2 = 4K7 Ω
R2 = 47 KΩ
Beda Fase = .......
Beda Fase = .......
Vout
= ...........
Vin
= ...........
Vout
Volt/div = ...........
Volt/div
= ...........
Periode = ...........
Periode
Time/div = ...........
= ...........
Vin
= ...........
Volt/div = ...........
Volt/div
= ...........
= ...........
Periode = ...........
Periode
= ...........
Time/div = ...........
Time/div = ...........
Time/div = ...........
Laboratorium Teknik Elektro | 22
Op-Amp Dalam Regulator Tegangan R1
RF
-5V
4 5
1k
3
+ Vdc
LM741 6
output
+
Rs
-
2
7 1
1k Zener
Vzener = 3V8
Vzener = 6V8
V.in
V.in
= 5V
R f (Ohm)
V0
= 5V
R f (Ohm)
1 KΩ
1 KΩ
1K5 Ω
1K5 Ω
2 KΩ
2 KΩ
4K7 Ω
4K7 Ω
5 KΩ
5 KΩ
V0
Acc Asisten Nama Praktikan:
Tanggal: ………………………
1. …………………………....
NIM: ………………………
2. ……………..…………..…
NIM: ………………………
Ttd.
(…………………………….)
Laboratorium Teknik Elektro | 23
UNIT VII PENGUKURAN TEMPERATUR MENGGUNAKAN TERMISTOR A. TUJUAN PERCOBAAN 1. Mengetahui sensor suhu jenis termistor 2. Menggunakan termistor untuk mengukur suhu 3. Mengetahui respon, sensitifitas, linier, presisi dan akurasi B. ALAT DAN BAHAN 1. Op-amp 741 x 1 2. Resistor 1Kohm x 2, 10Kohm x 2, dan 100ohm x 1 3. NTC x 1 4. Thermometer presisi x 1 5. Solder x 1 6. Butiran es x 1 7. Catudaya x 1 C. DASAR TEORI Temperature standar yang utama adalah temperature tetap yang diperoleh dari fenomena fisik. Contohnya adalah titik triple dari hydrogen pada suhu 1337,58K, titik triple dari es pada suhu 273,16K dan titik beku dari emas pada suhu 1337,58 K. Titik triple merupakan titik khusus dalam temperatur dengan tekenan permukaan yang mana tiga fasa zat (padat, cair dan gas) berada dalam kondisi lingkungan yang sama. Hal ini telah diterangkan dalam skala temperatur termodinamika mutlak dari kelvin dimana 0K merupakan energi panas minimum. Dalam ilmu pengetahuan dan teknik, juga dipakai skala temperatur Celcius. Suhu 0 oC merupakan titik beku dan 100 oC merupakan titik didih air pada tekanan standar. Titik triple air pada tekanan terendah (6,11 mbar atau 4,58 mm hg). Titik beku air adlah 273,15 K, dan untuk mengkonversi dari celcius ke kelvin dengan menambah 273,15.
Laboratorium Teknik Elektro | 24
Transduser temperatur Salah satu dari tranduser temperatur non listrik yang umum adalah termometer mercury atau alkohol. Jenis termometer ini terdiri dari suatu gelombung berisikan cairan yang dihubungkan pada tabung kapiler. Perubahan isi ini akan dikonversikan menjadi panjang tabung kapiler. Trnaduser temperatur lain yang merupakan tranduser listrik adalah platinum resistance thermometer, thermocople, dan termistor. Termistor Termistor untuk pengukuran temperatur terdiri dari sepotong oksida mental yang menghasilkan penurunan resistansi listrik akibat dari naiknya temperatur. Dalam semikonduktor, jika temperatur dinaikan, maka beberapa elektron akan bergerak dari pita valensi ke pita konduktif sehingga konduktifitas listrik akan naik. Konduktivitas listrik ini telah diterangkan melalui mekanisme Boltzman, yang mana jumlah dari elektron dalam pita konduksi bergantung pada temperatur e(-E/kT), dimana E merupakan celah pita, sekitar 0,3eV dan k adalah konstanta Boltzmann sama dengan 8,61709 x 10 -5 eV/K. Resistansi merupakan kebalikan dari konduktivitas, resistansi akan sebanding dengan e(+E/kT) = e(35000/T). Hubungan antara resistansi R dan temperatur T diberikan oleh:
𝑹(𝑻) = 𝑹(𝑻𝒐)𝒆
𝟏 𝟏 [𝜷(𝑻−𝑻𝒐)]
Dimana T dalam derajat Kelvin, To adalah temperatur refernsi, dan adalah koefisien temperatur dari bahan. Persamaan di atas terlihat bahwa resistansi menurun secara eksponensial. Hal ini sebagai akibat naiknya konsentrasi elektron dalam pita konduksi karena naiknya temperatur. Deskripsi yang lebih akurat diberikan oleh persamaan:
𝟏 = 𝑨 + 𝑩(𝐥𝐧 𝑹) + 𝑪(𝒍𝒏 𝑹)𝟑 𝑻 Dimana A, B, dan C adalah konstanta empiris yang diperoleh melalui data pengukuran. Karena persamaan tersebut linier untuk A, B, dan C maka teknik fitting leastsquares dapat kita pakai. Sebagai aproksimasi awal, A ln R0 / T0 dan B . Dengan mengabaikan harga (lnR)3, hubungan antara 1/T dan ln R untuk termistor terlihat seperti gambar 1
Laboratorium Teknik Elektro | 25
Ln R(T) Slope
Ln Ro
1/To
1/T
Gambar 1. Hubungan antara 1/T dan ln R untuk termistor, setelah mengabaikan (ln R)3 Konstanta disipasi adalah daya yang diperlukan untuk menaikan temperatur 1 oC diatas media di sekitarnya. Untuk termistor yang ditempatkan pada minyak, konstanta disipasinya sekitar 10 mW/ oC. Hal ini penting untuk diketahui karena arus yang melalui termistor harus dijaga cukup kecil sehingga pemanasan joule tidak mempengaruhi pengukuran temperatur. Untuk dipakia dalam pengukuran temperatur, termistor digunakan rangkaian jembatan seperti gambar 2
10
TH ER M
IS TO R
VCC
0K
+
-
5K
5K GND
Gambar 2. Jembatan whiteton Persamaan dari rangkaian gambar 2 adalah: Thermistor x 5K = Potensiometer(100K) x 5K Dari keluaran gambar 2, akan dikuatkan dengan rangkaian penguat diferensial seperti gambar 3.
Laboratorium Teknik Elektro | 26
10K
4 5
-5V
3
Input 2
LM741 6
output
+
2
-
1K Input 1
7 1
1K 10K +5V
Gambar 3. Rangkaian penguat deferensial Persamaan dari rangkaian gambar 3 adalah
D. LANGKAH PERCOBAAN 1. MENENTUKAN KARAKTERISTIK TERMISTOR 100 ohm
THERMISTOR
+
0
PSA 5 V
0
+
THERMOMETER
a.
Atur sedemikian rupa sehingga badan thermistor dan termometer sangat berdekatan agar mendapat akses panas dari solder
b.
Catat suhu mula mula dan nilai pembacaan voltmeter.
c.
Hangatkan termistor dan catat suhu beserta perubahan tegangan pada voltmeter sesuai tugas pengamatan.
d.
Sketsalah grafik perubahan suhu terhadap perubahan tegangan.
e.
Dengan menggunakan teknik fitting least-squares buatlah rumus antara perbandingan suhu dengan tegangan.
Laboratorium Teknik Elektro | 27
2. RANGKAIAN TERMISTOR DENGAN JEMBATAN
10
TH ER M
IS TO R
VCC
0K
-
+
5K
5K GND
a.
Atur sedemikian rupa sehingga badan thermistor dan termometer sangat berdekatan agar mendapat akses panas dari solder
b.
Catat suhu mula mula dan nilai pembacaan voltmeter.
c.
Hangatkan termistor dan catat suhu beserta perubahan tegangan pada voltmeter sesuai tugas pengamatan.
d.
Sketsalah grafik perubahan suhu terhadap perubahan tegangan.
e.
Dengan menggunakan teknik fitting least-squares buatlah rumus antara perbandingan suhu dengan tegangan. 10K
4 5
-5V
3
Input 2
LM741 6
output
+
2
-
1K Input 1
7 1
1K 10K +5V
3. RANGKAIAN TERMISTOR DENGAN PENGUATAN a.
Atur sedemikian rupa sehingga badan thermistor dan termometer sangat berdekatan agar mendapat akses panas dari solder
b.
Keluaran dari jembatan whiteton, hubungkan ke penguat deferensial.
Laboratorium Teknik Elektro | 28
c.
Catat suhu mula mula dan nilai pembacaan voltmeter pada output jembatan dan pengutan deffernsial.
d.
Hangatkan termistor dan catat suhu beserta perubahan tegangan pada output jembatan dan pengutan deffernsial sesuai tugas pengamatan.
e.
Sketsalah grafik perubahan suhu terhadap perubahan tegangan.
f.
Dengan menggunakan teknik fitting least-squares buatlah rumus antara perbandingan suhu dengan tegangan.
Laboratorium Teknik Elektro | 29
LEMBAR PENGISIAN 1. MENENTUKAN KARAKTERISTIK TERMISTOR No
Suhu Terukur
1
35
2
40
3
45
4
50
5
55
6
60
7
65
8
70
9
75
10
80
VO
2. RANGKAIAN TERMISTOR DENGAN JEMBATAN No
Suhu Terukur
1
35
2
40
3
45
4
50
5
55
6
60
7
65
8
70
9
75
10
80
VO
Laboratorium Teknik Elektro | 30
3. RANGKAIAN TERMISTOR DENGAN PENGUATAN No
Suhu Terukur
1
35
2
40
3
45
4
50
5
55
6
60
7
65
8
70
9
75
10
80
VO
Voutput Penguat
Acc Asisten Nama Praktikan:
Tanggal: ………………………
1. …………………………....
NIM: ………………………
2. ……………..…………..…
NIM: ………………………
Ttd.
(…………………………….)
Laboratorium Teknik Elektro | 31
