PRAKTIKUM SISTEM INSTRUMENTASI
PRAKTIKUM II PENGKONDISI SINYAL 1 Tujuan: •
Mahasiswa mampu memahami cara kerja rangkaian-rangkaian sinyal pengkondisi berupa penguat (amplifier/attenuator) dan penjumlah (summing/adder).
Alat dan Bahan : •
Komponen elektronika sesuai skema rangkaian percobaan
•
IC Op-amp 741
•
Catu daya DC simetris ± 12 Volt
•
Dua buah multimeter digital
•
Generator sinyal (AFG)
•
Osiloskop
Tinjaun Pustaka Pengkondisi sinyal digunakan untuk menggunakan sinyal keluaran dari sensor sehingga dapat diolah dengan baik dan benar pada tahap berikutnya seperti rangkaian ADC, mikrokontroler, moving coil atau yang lainnya. Pengkondisi sinyal merupakan istilah umum yang digunakan dalam sistem instrumentasi, dan pada prakteknya pengkondisi sinyal dapat berupa rangkaian penguat, penjumlah, pengurang, differensiator, integral, filter dan lain-lain, serta bisa juga berupa rangkaian gabungan dari 2, 3 atau lebih rangkaian-rangkaian tersebut. Pada praktikum ini, digunakan penguat operasional yang diterapkan sebagai rangkaian penguat dan penjumlah. Penguat Operasional (Op-Amp) merupakan rangkaian terpadu yang dikemas dalam satu IC. Pada umumnya kaki-kaki IC tersebut terdiri atas input membalik atau inverting input (-), input tak membalik atau non inverting input (+), output, offset, dan catu daya seperti pada gambar 1.1 Secara ideal, Op-Amp memiliki beberapa karakteristik, diantaranya :
PRAKTIKUM SISTEM INSTRUMENTASI
a. Penguat tegangan tak berhingga (AV = ∼) b. Impedansi input tak berhingga (rin = ∼) c. Impedansi output nol (ro = 0) d. Bandwidth tak berhingga (BW = ∼) e. Tegangan offset nol pada tegangan input (Eo = 0 untuk Ein = 0) Komponen Op-Amp dikemas dalam satu IC. Salah satu tipe IC Op-Amp yang sering digunakan adalah IC Op-Amp 741
Gambar 1. Konfigurasi pin IC Op-Amp 741 Op-Amp yang digunakan sebagai penguat ditunjukkan pada gambar 2 dan gambar 3. Pada penguat inverting (gambar 2), sinyal Vi diumpakan ke input inverting pada Op-Amp. Disebut inverting atau membalik karena sinyal input Vi berbeda fasa 180o terhadap sinyal output Vo.
Vo = – (R2/R1)*Vi
Gambar 2. Penguat inverting
PRAKTIKUM SISTEM INSTRUMENTASI
Sedangkan penguat non inverting (gambar 3), sinyal Vi diumpakan ke input non inverting pada Op-Amp. Disebut non inverting atau tidak membalik karena sinyal input Vi mempunyai fasa yang sama dengan sinyal output Vo.
Vo = (1+(R2/R1))*Vi Gambar 3. Penguat non inverting Op-Amp yang digunakan sebagai penjumlah ditunjukkan pada gambar 4. Sesuai dengan namanya, rangkaian penjumlah akan menjumlahkan semua sinyal input dengan faktor penguat tertentu yang ditentukan oleh nilai resistor yang digunakan, untuk kemudian dikeluarkan sebagai sinyal output Vo.
Vo = – R4*((V1/R1)+ (V2/R2)*+ (V3/R3)) Gambar 4. Penjumlah
PRAKTIKUM SISTEM INSTRUMENTASI
Langkah Percobaan 1
D
Vi
C
B
A
Gambar 5. Rangkaian percobaan 1
1. Ukur nilai tahanan untuk semua resistor yang digunakan menggunakan multimeter digital. 2. Buat rangkaian seperti gambar 5. 3. Sambungkan Vi ke titik A, catat Vi dan Vo. 4. Sambungkan Vi ke titik B, catat Vi dan Vo. 5. Sambungkan Vi ke titik C, catat Vi dan Vo. 6. Sambungkan Vi ke titik D, catat Vi dan Vo. 7. Bagaimana hubungan antara Vo dengan Vi ? Catat dan analisa pada laporan.
PRAKTIKUM SISTEM INSTRUMENTASI
Langkah Percobaan 2
Vi
Gambar 6. Rangkaian percobaan 2
1. Ukur nilai tahanan untuk semua resistor yang digunakan menggunakan multimeter digital. 2. Buat rangkaian seperti gambar 6. 3. Sambungkan Vi ke titik A, catat Vi dan Vo. 4. Sambungkan Vi ke titik B, catat Vi dan Vo. 5. Bagaimana hubungan antara Vo dengan Vi ? Catat dan analisa pada laporan. 6. Lepas Vi dari titik B. Selanjutnya, pasang generator sinyal sebagai Vi dengan frekuensi
500 Hz (gelombang sinus). Atur
keluaran generator sinyal sehingga
menghasilkan output op-amp Vo sebesar 4 Vpp (peak to peak). 7. Catat
besar
tegangan
Vi
(peak to peak). .
Pastikan
setting
osiloskop
menggunakan DC coupling. Bagaimana hubungan antara Vout dengan Vi? Lakukan analisis pada laporan
PRAKTIKUM SISTEM INSTRUMENTASI
Langkah Percobaan 3
Vp
Gambar 7. Rangkaian percobaan 3
1. Ukur nilai tahanan untuk semua resistor yang digunakan menggunakan multimeter digital. 2. Buat rangkaian seperti gambar 7. 3. Pasang generator sinyal sebagai Vin dengan frekuensi 500 Hz (gelombang sinus). Atur keluaran generator sinyal sehingga menghasilkan output op-amp Vo sebesar 4 Vpp (peak to peak). 4. Sambungkan Vp ke titik A. Amati dengan menggunakan osiloskop dan catat nilai Vin serta Vo (peak to peak). . Pastikan setting osiloskop menggunakan DC coupling. 5. Sambungkan Vp ke titik B, catat nilai Vin dan Vo (peak to peak). 6. Bagaimana hubungan antara Vout dengan Vin? Catat dan analisis pada laporan.
