BAB 1 PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang Masalah
Meningkatnya suhu dan tekanan udara dibumi membuat kita merasakan panas yang sangat luar biasa. Selain suhu panas yang kita rasakan ternyata memberikan efek yang lebih terhadap kehidupan kita. Yaitu, dapat mengganggu aktifitas dan kegiatan kita didalam suatu ruangan. Dan untuk menanggulangi hal itu, kita telah merencanakan untuk membuat suatu rangkaian elektronika yang dapat mengurangi suhu yang panas didalam suatu ruangan. Alat yang akan kita buat ini kita sebut dengan AutoFan. AutoFan adalah suatu rangkaian elektronika yang menggunakan kipas sebagai outputnya dan untuk menentukan apakah kipas itu dapat berputar atau tidak yang dalam pengoperasiannya menggunakan relay atau sering kita kenal dengan saklar otomatis. Saat ini dalam pembuatan autofan with LM 335 ini kita juga menggunakan Op amp. Op amp atau penguat operasional adalah suatu rangkaian elektronika yang mampu mengindra dan memperkuat sinyal masuk DC maupun AC. Op-Amp merupakan salah satu komponen yang menyusun rangkaian Auto Fan. IC ini merupakan rangkaian yang sangat penting di dalam rangkaian Auto Fan, tanpa adanya Op-Amp, dirasakan cukup rumit untuk membuat alat ini, mungkin saja bisa dibuat namun akan lebih banyak menggunakan komponen elektronika yang fungsinya untuk penguat, seperti transistor.
1
2
1.2
Batasan Masalah Dalam makalah ini kami memiliki batasan – batasan masalah. Batasan –
batasan yang kami buat adalah yang berhubungan dengan cara kerja dan komponen – komponen yang digunakan dalam pembuatan autofan ini.
1.3
Tujuan Penulisan
Makalah Auto Fan with LM335 ini kami buat dengan tujuan untuk : 1.3.1 Untuk menyelesaikan proyek praktikum elektronika dasar yang sedang diujikan. 1.3.2 Memberikan pemahaman terhadap pembaca mengenai autofan with lm335 agar dapat mengetahui cara kerja dan manfaat dari autofan with lm335 ini.
1.4
Metode Penulisan
Metode penulisan yang kami buat diantaranya adalah berdasarkan : 1.4.1 Studi Pustaka, yaitu dengan cara mengambil data dari berbagai sumber buku dan Internet maupun dari para ahli yang berhubungan dengan Auto Fan With LM335.
1.5
Sistematika Penulisan Sistematika penulisan ini kami buat dengan tujuan untuk memudahkan
pembaca dalam memahami pembahasan mengenai Auto Fan With LM335 ini secara urut . Sistematika ini kami susun menjadi 5 ( lima ) bab, yaitu sebagai berikut: Bab I. Pendahuluan Pada bab pendahuluan ini kami akan membahas tentang Latar belakang, batasan masalah, tujuan penulisan, dan metode penulisan.
3
Bab II. Landasan Teori Landasan teori ini berisi mengenai dasar – dasar teori yang berhubungan dengan analisa rangkaian proyek Auto Fan With LM335. Diantaranya yaitu terdiri dari Komponen Aktif dan Komponen Pasif pada rangkaian Auto Fan. Bab III. Analisa Rangkaian Pada bab analisa rangkaian ini kita akan menerangkan tentang analisa rangkaian yang terdiri dari : 3.1 Secara diagram blok 3.2 Secara detail Bab IV. Cara Pengoperasian Alat Pada bab ini kita akan membahas mengenai langkah – langkah pengoperasian dari alat Auto Fan yang telah kita buat. Bab V. Penutup Penutup diantaranya terdiri dari : Kesimpulan Saran
1
4
BAB II LANDASAN TEORI
Dalam membuat sebuah rangkaian autofan kita memerlukan beberapa komponen – komponen elektronika untuk mendukung alat tersebut dapat bekerja dengan baik dan menghasilkan output sesuai dengan yang kita harapkan. Komponen – komponen yang digunakan dalam pembuatan alat ini memiliki cara kerja dan fungsinya masing – masing, maka dalam bab ini kita akan membahas mengenai fungsi dan cara kerja dari komponen – komponen tersebut. Dalam rangkaian elektronika, komponen – komponen elektronika dibagi menjadi dua komponen yaitu komponen aktif dan komponen pasif. Komponen aktif adalah suatu komponen elektronika yang dalam pengoperasiannya memerlukan sumber arus dan sumber tegangan tersendiri. Contohnya : Transistor, Thyristor, dan tranducer. Sedangkan komponen pasif adalah suatu komponen elektronika yang dalam pengoperasiannya tidak membutuhkan sumber tegangan dan sumber arus tersendiri. Contohnya : resistor, kapasitor, diode, relay dan trafo. Dan dalam pembuatan alat autofan ini kita menggunakan beberapa komponen elektronika yang akan kita bahas dalam bab ini. Adapaun komponen – komponen yang akan kita bahas diantaranya yaitu : Resistor Transistor Dioda Kapasitor Op amp Sensor Suhu Relay Potensiometer
4
53
2.1 Resistor Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menghambat arus listrik yang lewat pada rangkaian elektronika dan mengendalikan nilai tegangan listrik. Berdasarkan jenisnya resistor dibagi menjadi dua jenis yaitu : Resistor Tetap ( resistor statis ) dan Resistor tidak tetap ( variable resistor ). Tabel Jenis Resistor dan penulisan simbol resistor
Komponen
Simbol
Resistor
Resistor Variabel ( potensiometer )
Resistor variable ( trimpot )
Resistor variable ( single turn/multiturn )
Tabel2.1.1 jenis resistor dan symbol- simbolnya
Resitor Tetap Resistor yang nilai resistensi atau nilai hambatannya tetap atau tidak dapat
diubah-ubah. Resistor ini memiliki batas kemampuan daya misalnya : 1,16 watt, 1,8 watt, ¼ watt, ½ watt, dan sebagainya. Artinya resistor hanya dapat
1
6
dioperasikan dengan daya maksimal sesuai dengan kemampuan dayanya. Bentuk fisik dari resistor tetap ini terdiri dari 2 jenis yaitu ada yang memiliki 4 buah gelang dan 5 buah gelang. Contohnya seperti pada gambar dibawah ini.
Gambar 2.1.1 resistor 4 gelang dan resistor 5 gelang
Untuk mengetahui nilai hambatan suatu resistor dapat dilihat atau dibaca dari warna yang tertera pada bagian luar badan resistor tersebut yang berupa gelang warna.berikut merupakan table kode warna cincin resistor. Tabel Kode Warna Cincin Resistor Warna cincin
Cincin I
Cincin II
Cincin III
Cincin IV
Cincin V
Angka ke 1
Angka ke 2
Angka ke 3
Angka ke 4
Angka ke 5
Hitam
0
0
0
X 100
Cokelat
1
1
1
X 101
±1%
Merah
2
2
2
X 102
± 2%
Jingga
3
3
3
X 103
Kuning
4
4
4
X 104
Hijau
5
5
5
X 105
Biru
6
6
6
X 106
Ungu
7
7
7
X 107
Abu – abu
8
8
8
X 108
Putih
9
9
9
X 109
37
Emas
± 5%
Perak
± 10%
Tak berwarna
± 20%
Tabe2.l.2 kode warna dan cicncin resistor
Teknik membaca nilai resistansi resistor adalah dengan membaca dari warna gelang paling depan ke arah toleransi yang berwarna cokelat, merah, emas atau perak. Warna toleransi ini terletak paling ujung resistor dan mempunyai lebar yang lebih menonjol. Sedangkan warna gelang pertama agak sedikit ke dalam. Biasanya resistor dengan toleransi 5 %, 10 % atau 20 % memiliki 3 gelang (tidak termasuk gelang toleransi). Tetapi resistor dengan toleransi 1 % atau 2 % memiliki 4 gelang (tidak termasuk gelang toleransi).
Berikut adalah contoh pembacaan warna cincin resistor. Contoh : Jingga : 3 Jingga : 3 Coklat : x 101 Emas
:5%
Berarti nilai resistansi resistor tersebut adalah 330 dengan toleransi 5 %
Resistor Tidak Tetap yaitu resistor yang memiliki nilai hambatannya bersifat berubah-ubah atau
tidak tetap. Dan dari resistor variable tersebut mempunyai dua cara untuk menggunakannya yaitu dengan cara menggunakan trimpot yaitu resistor yang nilainya dapat diubah dengan cara memutar prosesnya dengan menggunakan
1
8
obeng. Dan dengan cara menggunakan potensiometer yaitu resistor yang nilainya dapat berubah-ubah dengan cara memutar poros dengan menggunakan tangan. Pada percobaan rangkaian Auto Fan kali ini kita menggunakan alat potensiometer untuk mengatur suatu tegangan dengan menggunakan tangan.
Gambar2.1.2 bentuk dan symbol potensiometer
Gambar 2.1.3 bentuk dan symbol trimpot
2.2 Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, dimana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya. Pada umumnya, transistor memiliki 3 terminal, yaitu Basis (B), Emitor (E) dan Kolektor (C). Tegangan yang di satu terminalnya misalnya Emitor dapat dipakai untuk mengatur arus dan tegangan yang lebih besar daripada arus input Basis, yaitu pada keluaran tegangan dan arus output Kolektor.
93
Transistor merupakan komponen yang sangat penting dalam dunia elektronik modern. Dalam rangkaian analog, transistor digunakan dalam amplifier (penguat). Rangkaian analog melingkupi pengeras suara, sumber listrik stabil (stabilisator) dan penguat sinyal radio. Dalam rangkaian-rangkaian digital, transistor digunakan sebagai saklar berkecepatan tinggi. Beberapa transistor juga dapat dirangkai sedemikian rupa sehingga berfungsi sebagai logic gate, memori dan fungsi rangkaian-rangkaian lainnya.
Gambar2.2.1 jenis – jenis transistor
Transistor disusun menggunakan sambungan diode. Berdasarkan jenis sambungannya, transistor dibedakan menjadi dua jenis sebagai berikut. a. BJT ( Bipolar Juction Transistor ) BJT memiliki 2 dioda yang kutub positif atau kutub negatifnya berhimpit, serta memiliki 3 terminal, yaitu emitter (E), kolektor (C), dan Basis (B). BJT dapat dibagi menjadi dua jenis berikut ini.
1. NPN (Negative Positive Negative) Transistor NPN hidup ketika tegangan basis lebih tinggi daripada tegangan emitter. Tanda panah dalam symbol diletakkan pada kaki emitter dan menunjuk ke luar (arah aliran arus konvensional ketika peranti dipanjar maju).
1
10
Gambar 2.2.2 Simbol Transistor NPN
2. PNP (Positive Negative Positive) Transistor PNP hidup ketika tegangan basis lebih rendah dari pada tegangan emitter. Tanda panah pada symbol diletakkan pada emitter dan menunjuk ke dalam.
Gambar 2.2.3 symbol transistor PNP
b. FET (Field Effect Transistor) FET menggunakan medan listrik untuk mengendalikan konduktivitas suatu kanal dari pembawa muatan tunggal dalam bahan semikonduktor. FET memiliki 3 terminal, yaitu source (S), gate (G), dan drain (D).
Gambar2.2.4 symbol Transsistor FET
11 3
FET terdiri dari beberapa jenis sebagai berikut.
JFET (junction FET), menggunakan pertemuan p-n yang dipanjar terbalik untuk memisahkan gate dan body.
MOSFET (Metal Oxide Semiconductor FET), menggunakan isolator diantara gate dan body.
MESFET (Metal Semiconductor FET), pertemuan p-n pada JFET diganti dengan
oenghalang
schottky,
digunakan
pada
gas
dan
bahan
semikonduktur lainnya.
HEMT (High Electron Mobility Transistor, Transistor penggerak electron tinggi), disebut juga dengan HFET (Heterostructure FET, FET Structur campur), Isolator antara gerbang dan badan dibentuk dari material yang memiliki lebar celah berbeda.
FREDFET (Fast Reverse/Recovery Epitaxial diode FET, FET diode epitaksial
cepat
balik/pulih),
FET
yang
didesain
khusus
untuk
mempercepat pemulihan (pematian) diode paa body.
ISFET (Ion-Sensitive FET, FET Sensitive-ion), digunakan untuk mengukur konsentrasi ion pada larutan. Ketika konsentrasi ion (seperti pH) berubah, arus yang mengalir melalui transistor juga berubah.
DNAFET, merupakan FET khusus yang berfungsi sebagai biosensor dengan menggunakan gerbang yang dibuat dari molekul salah satu helai DNA untuk mendeteksi helaian DNA yang cocok.
IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor, Transistor Dwikutub GerbangToleransi), peranti pengendali daya tinggi. IGBT memiliki structur yang mirip MOSFET dan digandengkan dengan kanal konduksi utama yang mirip transistor 2 kutub. IGBT sering digunakan pada tegangan operasi antara 200-3000 volt. MOSFET merupakan peranti pilihan utama yang digunakan pada tegangan antara 1-200 volt.
1
12
2.3 Dioda Dioda termasuk komponen elektronika yang terbuat dari bahan semikonduktor. Bahan pokok untuk pembuatan dioda adalah Germanium (Ge) dan Silicon (Si). Diode disusun menggunakan semikonduktor jenis p sebagai kutub positif (+) dan semikonduktor jenis n sebagai kutub negative (-). Diode juga berfungsi sebagai sakelar dalam rentang tegangan rendah. Sebagai contoh, pada diode jenis silicon, jika tegangan kurang dari 0,7 volt, tegangan tidak dilewatkan, dan jika tegangan lebih besar dari 0,7 volt, tegangan dilewatkan. Diode dibagi dalam beberapa jenis yaitu diode penyearah, diode zener, dan diode foto. Tabel Komponen dan Simbol dioda Nama Komponen
Simbol
Dioda
Light Emitting Diode (LED)
Dioda Zener
Fotodioda
Tabel Komponen dan symbol dioda
a. Dioda Penyearah jika arus listrik yang lewat searah dengan arah diode yaitu dari potensial tinggi ke potensial rendah, dan tegangan bernilai lebih besar dari tegangan
13 3
minimum diode, arus akan dilewatkan. Namun jika diode dipasang berkebalikan dengan arah arus balik, diode berfungsi untuk menghambat arus listrik yang lewat. Kapasitas diode memiliki batas, sehingga jika tegngan disambungan n jauh lebih besar daripada tegangan disambungan p puluhan atau ratusan volt, kemungkinan diode akan breakdown Karena tidak mampu menahan aliran arus listrik. Diode penyearah antara lain digunakan untuk menyearahkan arus listrik bolak balik pada transformator, dan mencegah arus berbalik arah dalam rangkaian elektronika.
Gambar 2.3.1 Bentuk dan symbol diode penyearah
b. Dioda Zener Dioda zener berfungsi sebagai pembatas tegangan. Fenomena tegangan breakdown dioda ini mengilhami pembuatan komponen elektronika lainnya yang dinamakan zener. Sebenarnya tidak ada perbedaan sruktur dasar dari zener, melainkan mirip dengan dioda. Tetapi dengan memberi jumlah doping yang lebih banyak pada sambungan P dan N, ternyata tegangan breakdown dioda bisa makin cepat tercapai. Jika pada dioda biasanya baru terjadi breakdown pada tegangan ratusan volt, pada zener bisa terjadi pada angka puluhan dan satuan volt. Di datasheet ada zener yang memiliki tegangan Vz sebesar 1.5 volt, 3.5 volt dan sebagainya.
1
14
Gambar 2.3.2 simbol dan bentuk diode zener
c. Light Emitting Diode (LED) LED digunakan untuk mengubah energi listrik menjadi energy cahaya jika dikenai tegangan maju (forward bias). Pada saat ini LED tersedia dalam beberapa warna cahaya , seperti merah, kuning dan hijau . LED berwarna biru sangat langka. Pada dasarnya , semua warna dapat dihasilkan, tetapi harga LED menjadi sangat mahal dan tidak efisien. Dalam memilih LED selain warna, perlu diperhatikan tegangan kerja, arus maksimum dan disipasi daya-nya. Rumah (chasing) LED dan bentuknya juga bermacam-macam, ada yang persegi empat, bulat dan lonjong. LED yang menghasilkan pancaran yang kelihatan dapat berguna pada display peralatan, mesin hitung, jam digital, dan lain-lain. LED infra merah dapat digunakan dalam sistem tanda bahaya pencuri dan ruang lingkup lain yang membutuhkan pancaran yang tak kelihatan.
Gambar 2.3.3 bentuk dan symbol LED
3 15
d. Laser Dioda laser diode adalah sebuah bahan semikonduktor yang radiasinya bersifat l koheren (gelombang dengan frekuensi dan amplitude yang sama dengan beda fase yang tetap) pada daerah panjang gelombang cahaya tampak inframerah. Karena bahan dasar laser ini adalah diode, bentuk fisiknya dapat diminimalkan, tidak seperti bentuj laser yang lain. Laser diode pada umumnya digunakan pada aplikasi jaringan serat optic, optic disc (CD/DVD), dan mouse computer.
Gambar 2.3.4 bentuk dan symbol laser dioda
2.4 Kapasitor Kapasitor adalah suatu komponen elektronika yang dapat menyimpan dan melepaskan muatan listrik atau energi listrik. Kemampuan untuk menyimpan muatan listrik pada kapasitor disebut dengan kapasitansi yang dinotasikan sebagai C. satuan kapasitansi adalah farad (F). Kapasitor dibagi dalam jenis kapasitor non-polar dan kapasitor polar. Kapasitor non-polar dapat dipasang secara bolak balik pada rangkaian elektronika, tanpa memperhatikan kutub positif dan negatifnya. Pada kapasitor polar, kutub negative (-) digambarkan sebagai garis putih. Pemasangan kutub positif (+) dan kutub negative (-) kapasitor yang salah pada rangkaian elektronika dapat menyebabkan rangkaian rusak atau meledak.
1
16
F
x 1000 mF µF nF
pF
: 1000
Konversi Satuan Nilai Kapasitor
Berikut adalah fungsi kapasitor dalam rangkaian elektronika.
Sebagai alat penyaring dalam rangkaian catu daya.
Untuk menghindari loncatan api saat sakelar beban listrik dihubungkan.
Untuk menghemat daya listrik.
Untuk meredam noise atau ripple.
Sebagai kopling saat menghubungkan beberapa rangkaian listrik.
Kapasitor disusun menggunakan plat logam. Pelat logam tersebut dipisahkan menggunakan isolator yang disebut dielektrikum. Jenis – jenis dielektrikum antara lain mika, kertas, plastic, kramik, tantalum, dan elektrolit.
173
Tabel Simbol – simbol Kapasitor
Komponen
Simbol
Kapasitor (kondensator)
Kapasitor polar (kondensator elektrolit/elco)
Kapasitor variable
Kapasitor trimmer
Tabel symbol kapasitor
Berdasarkan
jenisnya,
kapasitor
terbagi
menjadi
dua
bagian, yaitu:
Kapasitor Tetap Kapasitor Tetap adalah kapasitor yang memilki nilai kapasitas tetap. Kapasitor tetap memiliki dua jenis yaitu bentuk polar dan non-polar. Perbedaan kapasitor polar dan non-polar adalah Kapasitor tetap bentuk nonpolar memiliki dua buah kaki yang sejenis yaitu tidak terdapat kaki positif atau negative. Sedangkan kapasitor tetap bentuk polar adalah kapasitor yang memiliki dua buah kaki yang berbeda jenis yaitu terdapat kaki positif dan kaki negative.
1
18
Kapasitor tidak Tetap Adalah kapasitor yang tidak memiliki nilai kapasitansi tetap.misalnya : -
Trimer Merupakan kapasitor yang dapat berubah-ubah dengan memutar porosnya dengan menggunakan obeng
-
Varco Merupakan Kapasitor yang dapat berubah-ubah dengan cara memutar poros yang telah tersedia.
a. Kapasitor Elektrolit kapasitor elektrolit merupakan jenis kapasitor polar yang dipasang pada rangkaian elektronika sesuai dengan jenis – jenis terminal kapasitor. Terminal positif (+) kapasitor dihubungkan ke potensial tinggi (+) rangkaian elektronika, dan terminal negative (-) kapasitor dihubungkan ke potensial rendah (-) rangkaian elektronika. Pemasangan yang salah dapat menyebabkan kapasitor rusak atau meledak. Kutub negative kapasitor elektrolit ditandai dengan garis berwarna putih.
Gambar 2.4.1 bentuk kapasitor elektrolit
19 3
b. kapasitor tantalum kapasitor tantalum merupakan jenis kapasitor polar yang dipasang pada rangkaian elektronika sesuai dengan jenis – jenis terminal kapasitor. Terminal positif (+) kapasitor dihubungkan ke potensial tinggi (+) rangkaian elektronika, dan terminal negative (-) kapasitor dihubungkan ke potensial rendah (-) rangkaian elektronika.
Gambar 2.4.2 bentuk kapasitor tantalum
c. Kapasitor keramik bentuk kapasitor keramik bermacam – macam. Karena sifatnya yang stabil, kapasitor keramik bagus digunakan pada frekuensi tinggi. Pemasangan kapasitor keramik pada rangkaian elektronika boleh bolak – balik.
Gambar 2.4.3 bentuk kapasitor kerami
1
20
d. Kapasitor Mika kapasitor mika hamper sama dengan kapasitor keramik. Sifatnya stabil dan bagus digunakan pada frekuensi dan tegangan tinggi, serta memiliki nilai kapasitansi yang kecil.
Gambar 2.4.4 bentuk kapasitor mika
e. Kapasitor polyester nilai kapasitansi kapasitor polyester berkisar antara 100 pF hingga 2 F, toleransi sekitar 5%, dan tegangan maksimum 400 volt. Kapasitor polyester cukup stabil, serta memiliki bentuk fisik segiempat dan berwarna hijau.
gambar 2.4.5 bentuk kapasitor polyester
d. Kapasitor Kertas nilai kapasitansi kapasitor kertas berkisar antara 10 nF hingga 10 µF, toleransi sekitar 10% dan tegangan maksimum 600volt. Kapasitor kertas cukup stabil, sehingga bagus digunakan pada frekuensi dan suhu tinggi.
3 21
Gambar 2.4.6 bentuk kapasitor kertas
g. Kapasitor Variabel Kapasitor variable adalah jenis kapasitor yang nilai kapasitansinya dapat diubah – ubah. Cara mengubah nilai kapasitansi yaitu dengan memutar poros kapasitor. Kapasitor variable memiliki kapasitas maksimum sekitar 100pF hinnga 500 pF.
Gambar 2.4.7 bentuk kapasitor variable
h. Kapasitor Trimmer kapasitor trimmer biasanya dipasang parallel dengan variable kapasitor dan digunakan untuk memasang pengatur gelombang frekuensi. Kapasitor trimmer memiliki kapasitas dibawah 100pF.
Gambar 2.4.8 bentuk kapasitor Trimmer
1
22
2.5 Op amp Amplifier operasional atau biasa disebut dengan op-amp merupakan salah satu jenis IC analog yang berfungsi sebagai penguat. Op Amp digunakan dalam berbagai aplikasi rangkaian. Op-Amp yang khas terdiri dari tiga rangkaian dasar yakni penguat Differensial impedansi masukan tinggi, penguat tegangan, penguatan tinggi, dan penguat keluaran impedansi rendah (biasanya pengikut emitter push-pull).
Gambar 2.5.1 data sheet IC Op amp
Keterangan : -
Pin 1 & 5 Offset null, merupakan tegangan kesalahan atas masukan yang diberikan untuk membalikkan tegangan output kenilai nol.
-
Pin 2 Input Inverting, merupakan inputan pembalik dimana output
yang
dihasilkan berlawanan dengan tegangan input. -
Pin 3 Input Non Inverting, merupakan inputan tak pembalik dimana output sama dengan input.
-
Pin 4 -Vcc, merupakan tegangan catu negatif untuk mengaktifkan Op Amp.
-
Pin 6 Output, merupakan terminal engeluaran dari Op Amp.
-
Pin 7
233
+Vcc, merupakan tegangan catu positif untuk mengaktifkan Op Amp. -
Pin 8 N/C (Non connection), merupakan pin yang tidak dihubungkan kemanamana dengan maksud untuk memperkokoh Op Amp.
Karakteristik OP-Amp adalah : 1. Av = tak terhingga, maka penguatan tegangan yang tak terhingga atau tegangan bergantung pada sumber Vcc. 2. Zin = tak terhingga, Impedansi input yang tak terhingga. 3. Bω = tak terhingga, benwid mendekati tak terhingga dengan demikian delay timenya hampir tak ada. 4. Impedansi masukan amat tinggi, sehingga arus masukan praktis dapat diabaikan. 5. Vout = 0, jika Vin = 0 6. Impedansi keluaran amat rendah, sehingga keluaran penguat tidak terpengaruh oleh pembebanan. Impedansi Output terkecil ( Zout = 0 )
2.5.1 Rangkaian Dasar Op amp Ada tiga macam rangkain dasar op-amp yaitu : Inverting Amplifier Op amp inverting merupakan rangkaian penguat yang tegangan keluarannya berbanding terbalik dengan tegangan masukkannya. Sinyal masuk op-amp inverting melalui input inverting dan menghasilkan keluaran dengan sudut fase yang berkebalikan dengan sudut fase tegangan masukkan.
Gambar 2.5.2 bentuk rangkaian inverting amplifier
1
24
Besarnya penguatan bergantung pada factor penguatan (gain) yang dirumuskan sebagai berikut.
Dengan : Vout
: Tegangan keluaran penguatan operasional (output)
Vin
: Tegangan masukkan (input)
R1
: hambatan ke-1 (ohm)
R2
: hambatan ke-2 (ohm) Non Inverting Amplifier
Penguat operasional non inverting termasuk dalam system analog linier, yaitu system yang menghasilkan tegangan keluaran sebanding dengan tegangan masukkan yang diberikan. Penguat operasional non inverting adalah penguat yang sinyal masukkannya diberikan pada input non inverting dan menghasilkan output dengan sudut fase sama dengan sudut fase tegangan input.
Gambar 2.5.3 bentuk rangkaian non inverting amplifier
3 25
Besarnya penguatan bergantung pada factor penguatan (gain) yang dirumuskan sebagai berikut.
Dengan : Vout
: Tegangan keluaran penguatan operasional (output)
Vin
: Tegangan masukkan (input)
R1
: hambatan ke-1 (ohm)
R2
: hambatan ke-2 (ohm)
Voltage Follower
Va Vb
+Vc Vout -Vc
Gambar 2.5.4 bentuk rangkaian voltage follower
Pada Voltage Follower mempunyai output Vout = Vin, Sebab rangkaian ini mengalami penguatan satu.
1
26
2.5.2 Modus penguatan pada Op-Amp Ada empat macam modus penguatan pada Op Amp, yaitu:
Modus Loop terbuka +Vc
-Vc
Gambar 2.24 bentuk rangkaian modus loop terbuka
Penguatan ini mempunyai Av = max
Modus Loop tertutup
Rf
+Vc
-Vc
Gambar 2.5.5 bentuk rangkaian modus loop tertutup
Rangkaian ini mempunyai penguatan Av
tModus Penguatan Terkontrol Rf Rin
+Vc
-Vc
Gambar 2.5.6 bentuk rangkaian penguat terkontrol
273
Pada modus penguatan terkontrol ini, mempunyai penguatan yang diperoleh dengan menggunakan rumus sbb: Av = - Rf / Rin Vout = - (Rf / Rin). Vin
Modus Penguatan Satu
+Vc
-Vc
Gambar 2.5.7 bentuk rangkaian modus penguat satu
Pada modus penguatan satu ini, mempunyai penguatan yang diperoleh dengan menggunakan rumus sbb: Vout = Vin Av = 1
2.5.3 Summing Circuit Rangkain summing circuit merupakan rangkaian dasar dari komputer analog yang bekerja untuk menyesuaikan persaman-persamaan aljabar sederhana seperri penjumlahan dan penguranagan. Adapun rangkain dari summing circuit adalah sebagai berikut :
1
28
Inverting adder
V1
R1
Rf
R2 +V c Gambar 2.5.8 bentuk rangkaian inverting adder
V2
Vo ut -V c
Pada rangkaian ini input diperoleh dari kaki inverting sehingga didapat persamaan Vout = _
Rf + V1 + Rf V2 R1
R2
Jika Rf = R1 = R2 maka kita akan mendapatkan persamaan dari output adalah : Vout = V1 + V2
Scalling Adder
V1
R1
Rf
R2
V2 R3
+V c
V3
Vo ut -V c
Gambar 2.5.9 bentuk rangkaian scalling adder
Rangkaian ini hampir sama dengan rangkaian inverting adder tetapi scalling adder mempunyai peguatan berskala hal itu dapat kita buktikan pada besar nilai resistor yang berskala. Apabila pada rabgkaian tersebut mempunyai besar resistor yang sama Rf = R1 = R2 = R3 maka output yang didapat :
Vout = V1 + V2 + V3
29 3
Adder Subtractor R1
V1
Rf
R2
V2
R3
V3 V4
Vo ut
R4 R5 R7 R8
V5 V6
R8 Rf~
Gambar 2.5.10 bentuk rangkaian adder subtractor
Mempunyai input dari kaki inverting dan kaki non inverting sebelum menjumlahkan hasil outputnya kita harus membandingkan terlebih dahulu dari kaki non inverting maupun dari kaki inverting apabila berbeda kita harus menambahkan beban resistor pada penguatannya kurang hinga input mempunyai penguatan yang sama. Jika semua resistor bernilai sama maka Rf = Rf = R1 = R2 = R3 = R4 = R5 = R6 maka outputya : V out = V1 + V2 + V3 + V4 + V5 + V6
Sehinga penguatan pada keduanya adalah sama.
Vout = _
+ Rf’ . V4 + Rf’ . V5 + Rf’ . V6
Rf . V1 + Rf . V2 + Rf .V3 R1
R2
R3
R4
1
R5
R6
30
Direct Adder Rf
V1
R4 R5
V2
Vo ut
Gambar 2.5.11 bentuk rangkaian Direct Adder
Rangkaian ini mempunyai input pada kaki non inverting sehingga mempunyai, jika mempunyai besar resistor yang sama maka outputnya adalah :
Vout = V2 + V3 + V4
2.1.5 Comparator Comparator merupakan rangkaian yang dapat membandingkan dua rangkaian yang masuk melalui dua terminal Input Op Amp. Rangkaian dasarnya menggunakan modus loop terbuka sehingga outputnya memenuhi
Vout k= (V2-V1) +90% Vcc atau (V2-V1) +90% Vcc
2.6 Sensor Suhu (Lm335) LM335 adalah integrated-circuit (IC) sensor suhu yang presisi, mempunyai tegangan keluaran yang linier terhadap temperatur Celsius. LM335 tidak memerlukan kalibrasi atau trimming eksternal, karena sudah tersediakeelitian ±1/4 ºC pada suhu kamar dan ±150 ºC. LM335 berbentuk seperti Transistor pada umumnya,
313
Gambar 2.6.1 bentuk sensor Lm 335
2.7 Relay Relay merupakan salah satu jenis switch (sakelar). Perbedaannya, relay dikendalikan secara elektronik, sedangkan switch (sakelar) dikendalikan secara mekanik. Relay menggunakan prinsip electromagnet koil (kumparan).
Gambar 2.7.1 bentuk relay
Cara kerja komponen ini dimulai pada saat mengalirnya arus listrik melalui koil,lalu membuat medan magnet sekitarnya sehingga dapat merubah posisi saklar yang ada di dalam relay terserbut, sehingga menghasilkan arus listrik yang lebih besar. Relay merupakan komponen pasif. Susunan kontak pada relay terbagi sebagai berikut :
Gambar Data sheet Relay
Berikut adalah komponen – komponen penyusun relay.
1
32
Koil (kumparan) Koil
merupakan
komponen utama
relai
yang digunakan
untuk
menciptakan medan magnet (elektronmagnetik).
Input Input merupakan bagian control relai. Relai membutuhkan tegangan masukan (VDC) untuk dapat mengoperasikan kumparan.
Common Common merupakan bagian keluaran relay yang tersambung dengan normally closed (NC) dalam keadaan normal.
Normally Closed (NC) Normally Closed (NC) merupakan bagian sakelar relay yang dalam keadaan normal (relay tidak diberi tegangan) terhubung dengan common.
Normally Open (NO) Normally Open (NO) merupakan bagian sakelar relay yang dalam keadaan normal (relay tidak diberi tegangan) tidak terhubung dengan common.
2.8 Potensiometer Potensiometer adalah komponen resistor 3 terminal. Jika ketiga terminal digunakan, potensiometer berfungsi sebagai rangkaian pembagi tegangan. Namun jika hanya 2 terminal (terminal bagian tengah dan salah satu terminal bagian tepi) yang digunakan, potensiometer berfungsi sebagai variable atau rheostat.
Gambar 2.8.1 bentuk potensiometer
3
BAB III ANALISA RANGKAIAN Autofan adalah suatu rangkaian yang bekerja dengan menggunakan sensor panas (LM335) dan menggunakan relay sebagai saklar otomatis serta kipas sebagai outputnya. Jika Lm335 mendapatkan suhu panas maka relay akan dalam keadaan No (Normally Open) dan secara otomatis kipas akan berputar. Dan jika Lm335 tidak mendapatkan suhu yang panas maka relay dalam keadaan Nc (Normally close) dan kipas tidak akan berputar. Untuk menganalisa rangkaian autofan ini kita menganalisa menggunakan dua metode. Yaitu sebagai berikut :
Secara diagram blok
Secara detail
3.1 ANALISA RANGKAIAN SECARA DIAGRAM BLOK
AKTIVATOR
INPUT
PROSES
331
OUPUT
34 34
3.1.1 BLOK INPUT Pada blok input ini menerangkan tentang Input yang terdapat pada alat ini. jalur input, yaitu sebuah sensor suhu LM335 dan 2 buah potensiometer. Jika alat diberi tegangan input 12 volt, maka tegangan akan mengalir menuju LM335.LM335 adalah suatu komponen elektronika yang berfungsi sebagai sensor temperatur yang dapat dengan mudah mengkalibrasinya. LM335 beroperasi sebagai 2 terminal zener, pada zener ini tegangan breakdown berbanding lurus, selain itu tegangan pun masuk menuju 2 buah potensiometer. Potensiometer merupakan komponen resistansi yang dapat di ubah nilai resistansinya,sehingga tegangan keluaran pada kaki 2 potensiometer sangat bergantung pada besarnya resistansi,semakin besar resistansi maka semakin kecil tegangan keluarannya,dan sebaliknya. 3.1.2 BLOK PROSES Pada blok proses ini menerangkan tentang proses yang terjadi pada autofan.. Pada rangkaian diberikan tegangan 12 volt, berfungsi untuk mengaktifkan rangkaian tersebut dan LED D2 dan D3 akan menyala tetapi fan belum berputar walaupun rangkaian telah dialiri arus, itu dikarenakan sensor suhu yang digunakan masih dalam keadaan dingin. LM yang berfungsi sebagai 2 inputan, jika dipanaskan, atau suhu pada LM dinaikkan maka Dioda Zener yang sesuai dengan fungsinya akan membatasi arus dan tegangan yang masuk melalui transistor, dan transistor akan menghasilkan 2 kondisi Saturasi dan Cut off. Jika transistor dalam keadaan saturasi maka relay yang berfungsi sebagai switch akan bekerja mengalirkan arus ke fan sehingga fan baru akan berputar. 3.1.3 BLOK OUTPUT pada rangkaian autofan output yang dihasilkan adalah kipas akan berputar jika sensor suhu Lm335 ini mendapatkan suhu yang panas. Pada saat mendapatkan tegangan sebesar 12 volt led 2 dan led 3 pada rangkaian akan menyala. Artinya relay dalam keadaan NC (Normally Close) atau fan belum berputar walaupun arus sudah mengalir kedalam rangkaian. Itu semua
3 35
dikarenakan sensor suhu Lm335 belum dipanaskan sehingga relay masih dalam keadaan NC. Jika Lm335 dipanaskan maka relay dalam keadaan NO (Normally Open) dan led 1 akan menyala sedangkan led 2 dan led 3 akan mati dan kipas akan berputar.
3.2 ANALISA RANGKAIAN SECARA DETAIL
Gambar 3.2.1 Rangkaian Autofan
Untuk dapat menjalankan alat autofan kita membutuhkan tegangan sebesar 12 volt. Setelah diberi tegangan 12 volt, tegangan akan mengalir menuju LM335. LM335 merupakan komponen elektronika yang dapat berfungsi sebagai sensor temperatur yang dapat dengan mudah mengkalibrasinya. LM335 beroperasi sebagai 2 terminal zener, pada zener ini tegangan breakdown berbanding lurus dengan temperature. di sisi lain,tegangan pun masuk menuju 2 buah potensiometer, potensiometer merupakan komponen resistansi yang dapat di ubah nilai resistansinya,sehingga tegangan keluaran pada kaki 2 potensiometer sangat bergantung pada besarnya resistansi, semakin besar resistansi maka semakin kecil tegangan keluarannya,dan sebaliknya. Tegangan-tegangan dari LM335 dan potensiometer pun masuk ke 2 buah Op Amp, dimana Op Amp akan berfungsi sebagai pembanding dari 2 buah inputan 1
36
dari masing-masing Op Amp, yaitu kaki inverting (kaki 6 dan kaki 2) dan kaki non-inverting (kaki 3 dan kaki 5) yang akan mempengaruhi polaritas tegangan keluaran Op-Amp di kaki 7 dan kaki 1. Tegangan keluaran pada Comparator adalah 90% tegangan masukan yang polaritasnya (nol dan positif) dipengaruhi oleh besarnya tegangan di kaki inverting dan non inverting, jika tegangan di kaki inverting lebih besar daripada di kaki non inverting maka tegangan keluaran akan bernilai nol, sebaliknya jika tegangan di kaki non inverting lebih besar dari kaki inverting maka tegangan keluaran akan bernilai positif. Tegangan keluaran ini akan mempengaruhi LED D2 dan LED D3, jika tegangan keluaran negative maka LED D2 dan LED D3 akan menyala, namun apabila tegangan keluaran bernilai positif maka LED D5 yang akan menyala. Tegangan dari Op Amp lalu menuju dioda zener, pada dioda zener tegangan akan di batasi hanya sampai 0,7 volt saja, lalu tegangan akan mengalir menuju transistor, jika tegangan yang masuk pada kaki basis lebih besar dari kaki emitor maka transistor berkondisi saturasi, tegangan akan mengalir dari collector ke emitor, ini membuat LED D5 menyala. Transistor NPN disini berfungsi sebagai switch penghantar tegangan yang dibutuhkan oleh relay sebagai saklar elektronik. Jika kondisi transistor saturasi maka tegangan akan mengalir melalui lilitan pada relay, sehingga switch mekanik relay akan bergerak dari kondisi semula yang NC (Normally Close) atau saklar terbuka menjadi NO (Normally Open) atau saklar tertutup. Perubahan kondisi pada relay ini akan membuat arus mengalir menuju kipas dan menyebabkan kipas berputar.
3
BAB IV CARA PENGOPERASIAN ALAT
Untuk dapat menjalankan alat autofan ini kita membutuhkan sumber tegangan sebesar 12 volt. Sebagai output digunakan kipas/fan dan 3 buah LED sebagai indicator. Dan cara pengoperasiannya adalah sebagai berikut: 1. Hubungkan sumber tegangan dari power supply 12 Volt ke dalam rangkaian dengan menghubungkan arus positif pada jack banana positif yang berwarna merah dan hubungkan arus negatif pada jack banana negatif berwarna hitam. 2. Setelah kita memberikan tegangan sebesar 12 volt maka led 2 dan led 3 akan menyala. Atur potensiometer untuk memperoleh tegangan yang diinginkan. 3. Panaskan LM 335 dengan cara membakarnya atau dengan menempelkan menggunakan solder agar didapat prinsip kerja dari fan apakah berputar atau tidak. 4. Jika lm 335 sudah panas maka fan akan berputar dan Led 1 akan menyala.
37 1
38
BAB V PENUTUP
5.1 KESIMPULAN Pengertian Autofan adalah suatu rangkaian elektronika yang bekerja dengan menggunakan sensor panas (LM335) serta 3 buah Led sebagai indicator dan 2 buah potensiometer untuk mengatur sensitifitas terhadap perubahan temperature. Rangkaian ini menggunakan 2 buah saklar otomatis yaitu transistor dan relay.transistor digunakan sebagai saklar untuk relay,sedangkan relay digunakan sebagai saklar untuk fan. Jika Lm335 dipanaskan maka relay akan dalam keadaan No (Normally Open) dan fan akan berputar.
5.2 SARAN Berikut ini adalah merupakan saran dari kami diantaranya adalah sebagai berikut:
Pada saat membuat jalur kita harus teliti dan jangan sampai terjadi kesalahan jika terjadi kesalahan maka akan dapat merusak komponen.
Pada saat akan melakukan etching (melarutkan tembaga Pcb) gunakan air panas dan sesuaikan larutan dengan kadar airnya.
Dalam proses pengeboran diharapkan mengebor dengan hati – hati dan sesuaikan mata bor dengan kaki – kaki komponen yang akan digunakan.
Cek semua komponen sebelum dipasang ke PCB, apakah sudah sesuai dengan skematik rangkaian atau belum.
38
393
Dalam menyolder Ic diharapkan jangan terlalu lama, karena Ic merupakan komponen elktronika yang sifatnya sensitive dan apabila terlalu panas maka dapat merusak IC.
1
40
DAFTAR PUSTAKA
Jago Elektronika, Rangkaian Sistem Otomatis
Jago Elektronika Secara Otodidak
Keterampilan Elektronika
Teknik Elektronika
Http://www.tutorialelektronika.com
ix
3
LAMPIRAN
GAMBAR RANGKAIAN
GAMBAR LAYOUT PADA PCB
DATA PENGAMATAN PADA ALAT “AUTO FAN WITH LM 335”
1x
42
SENSOR TIDAK DIPANASKAN PIN 1
2V
PIN 2
3V
PIN 3
1V
PIN 4
0V
PIN 5
1V
PIN 6
3V
PIN 7
4V
PIN 8
12 V
SENSOR DIPANASKAN PIN 1
9V
PIN 2
3V
PIN 3
3V
PIN 4
0V
PIN 5
3V
PIN 6
3V
PIN 7
10 V
PIN 8
11 V
xi
