Rangkaian catu daya berfungsi untuk memberikan daya kepada masing-masing rangkaian sehingga sistem beroprasi secara normal. Rangkaian catu daya bermacam-macam tergantung dari tingkat kestabilan yang diinginkan dan tegangan keluaran yang dibutuhkan untuk mengoprasikan suatu rangkaian.
Dengan menggunakan IC Regulator (IC penstabil tegangan) maka bentuk dari rangkaian catu yang dibuat akan sederhana, murah dan tegangan keluaran yang dihasilkan akan tetap konstan trgantung dari IC regulator yang dipilih dan digunakan. Gambar 4.21 di bawah ini menunjukkan rancangan catu daya 12V
Gambar 3.20 Rangkaian Rancangan Catu Daya12V DC
Prinsip kerja dari rangkaian catu daya DC di atas adalah tegangan PLN 220 volt AC diturunkan (step down) terlebih dahulu menjadi tegangan rendah dengan bantuan trafo penurun tegangan sehingga menjadi 12V AC, karena rangkaian membutuhkan tegangan searah maka gelombang tegangan keluaran dari trafo skunder disearahkan dengan penggunaan dioda jembatan penyearah. Bentuk gelombang yang disearahkan tersebut masih belum merupakan gelombang tegangan DC murni sehingga pemasangan kapasitor elektrolit (C1) 2200μF 25V secara paralel tersebut membantu menyaring tegangan yang masuk sehingga dapat menghasilkan gelombang DC yang konstan. Karena rangkaian disupply oleh tegangan 12V DC. Maka terminal keluaran pada capasitor (C1) dihubungkan dengan IC regulator 7812. Untuk meningkatkan kestabilan tegangan keluaran maka pada keluaran IC regulator ditambahkan dengan kapasitor (C2) 1000 μF 16V. Dan sebagai indikator aktif atau tidaknya rangkaian dipasang LED dengan tahanan sebesar 1K. Dengan perhitungn sebagai berikut
W
Diketahui tegangn sumber (Vs) = 12V, arus yang diberikan untuk LED adalah sebesar 10mA dan tegangan yang diberikan agar LED bekerja normal adalah sebesar 2V. Dengan menggunakan persamaan (2-14) maka diketahui :
Sehingga,
3.1.2.9 Perancangan Pensaklaran Kecepatan
Motor Kipas
Pensaklaran kecepatan motor kipas sesuai dengan set-point yang telah ditentukan merupakan kombinasi dari empat buah relay dengan dua buah transistor C9014 Q1 dan Q2 yang masing-masing terhubung dengan dua buah relay. Prinsif kerja untuk menggerakkan transistor sebagai saklar mencapai titik saturasi sama dengan kontrol ON/OFF elemen pemanas, penguat selisih/komparator dengan error sebesar +0,082 akan mengakibatkan transistor mencapai titik saturasi. Kombinasi dari relay untuk pensaklaran kecepatan kipas telihat pada Gambar 3.21.
Gambar 3.21 Kombinasi Ralay Sebagai Pensaklaran Kecepatan Motor Kipas
Untuk pensaklaran kecepatan medium akan aktif jika penggerak transistor ke-2 (Q2) tersulut oleh error sebesar +0,082V dari rangkaian penguat selisih/komparator ke-2, yang sebelumya dikuatkan oleh
rangkaian penguat non-inverting menjadi +0,92V. Error tersebut merupakan hasil perbandingan terhadap Vin LM35 DZ dengan Vref tetapan yang diberikan sebesar 0,330V mewakili suhu 33ºC. Sedangkan untuk pensaklaran kecepatan high akan aktif jika penggerak transistor ke-3 (Qke-3) tersulut oleh error sebesar +0,082V dari rangkaian penguat selisih/komparator ke-3 yang sebelumya dikuatkan terlebih dahulu oleh rangkaian penguat non-inverting menjadi +0,92V. Error tersebut merupakan hasil perbandingan terhadap Vin LM35 DZ dengan Vref tetapan yang diberikan sebesar 0,370V mewakili suhu 37ºC
3.1.2.10 Prinsif Kerja Rangkaian Kontrol Elemen Pemanas Dan Pensaklaran Kecepatan Motor Kipas Alat Penghangat Udara Portable
Secara keseluruhan prinsif kerja rangkaian kontrol pemanas dan pensaklaran kecepatan motor kipas pada alat prnghangat udara portable dimulai saat suhu dalam jarak maksimal 100cm dari sumber panas terukur oleh sensor LM 35 DZ pada suhu tertentu. Suhu pada jarak maksimal 100cm disensor oleh LM35 DZ yang disuplai daya +12V diberi dari rangkaian kontrol pemanas dan pensaklaran motor kipas. Dengan disensornya suhu oleh sensor suhu LM 35 DZ maka dari pin ke-2 dari sensor suhu LM35 DZ sebagai Vout/tegangan keluaran akan mengalami perubahan 10 mV untuk setiap perubahan temperatur 1ºC. Memenuhi persamaan ( 2-3 ) dengan T adalah temperatur yang dideteksi dalam derajat celcius. Untuk memurnikan Vout LM35 DZ maka dipasang pada
pin 1 dan pin 2 sebuah kapasitor milar (C1) 0,1μF. Misal saat suhu yang disensor oleh sensor suhu LM35 DZ adalah sebesar 35ºC maka Vout dari pin ke-2 sensor suhu LM35 DZ adalah sebesar 0,359V menurut pengukuran, sedangkan menurut perhitungan adalah sebesar 0,35V hal ini disebabkan oleh beberapa faktor yaitu pengkalibrasian alat yang tidak tepat dan nilai komponen yang digunakan memiliki toleransi yang cukup besar.
Vout dari sensor suhu LM35 DZ ini akan menjadi Vin dalam rangkaian penguat selisih/komparator nantinya. Untuk tegangan referensi agar menghasilkan tegangan yang presisi digunakan TL431 sesuai dengan datasheet (+2.5V precision voltage reference) berfungsi sebagai regulator dengan output +2.5V. Alasan digunakannya TL431 ini adalah agar nantinya tegangan maksimal output-nya tidak melebihi tegangan +2,5 V sehingga membandingkan dengan tagangan output LM35 DZ tidak terlalu jauh. Trimpot 2.2K (VR1) dan R3 1.2K membentuk rangkaian pembagi tegangan yang akan menentukan harga tegangan refrensi (Vref) 0V - 1,62V. R4 ditentukan nilainya sebesar 1K. R4 ini digunakan untuk membatasi arus langsung melalui IC TL431 sesuai dengan datasheet.
Melalui persamaan ( 2-7 ) dalam perhitungan maka dapat diperoleh Vout maksimal dari pembagi tegangan adalah sebesar 1,617 V apabila dinyatakan dalam temperatur maka tegangan maksimal 1,617 V menyatakan suhu 162ºC. Sebelum digunakan sebagai tegangan referensi (Vref) Vout dari pembagi tegangan tadi masuk ke rangkaian penyangga/buffer. Tujuan dari penyangga/buffer ini adalah agar tegangan tidak drop/turun karena pembebanan pada blok rangkaian sebelumya yaitu pada rangkaian pembagi tegangan.. Penyangga ini
mempunyai umpan balik negatif 100% karena keluarannya disambungkan kembali langsung dengan masukan yang membalikkan sehingga tegangan keluarannya adalah sama dengan masukan. Output dari rangkaian penyangga yaitu pada pin ke-8 akan menjadi Vref dalam rangkaian penguat selisih nantinya. Rangkaian penguat selisih/komparator pada IC LM324 pada Op-Amp B akan pelakukan perbadingan terhadap V1 dan V2 yang masuk ke dalam kedua input-annya. Dalam perancangan rangkaian ini Vout dari rangkaian penyangga (Vref) terhubung dengan masukan membalik/inverting (-) pada komparator, sedangkan untuk Vout dari LM35 DZ (Vin) terhubung dengan masukan tak-membalik/non-inverting (+) pada rangkaian penguat selisih/komparator. Rangkaian penguat selisih/komparator berfungsi membandingkan kedua masukan VRef dan VLM35 DZ sehingga timbul error dari perbandingan tersebut. Error ini dapat berpotensial negatif atau positif, misalkan tegangan masukan VLM35DZ 0,35V dan masukan VRef diberi tegangan acuan/referensi lebih tinggi dari 0,35V, yaitu 0,36V maka keluaran dari penguat selisih berpotensial negatif ( - ).
Sedangkan apabila masuakan dari VLM35 DZ tegangannya 0,36V dan masukan VRef diberi tegangan lebih rendah dari 0,36V, yaitu 0,35V maka keluaran dari penguat selisih berpotensial positif ( + ). Jika masuakan dari keduanya sama (VRef = VLM35DZ) keluaran tegangan dari penguat selisih adalah 0V. Error yang dirancang agar dapat menggerakkan transistor sebagai saklar adalah sebesar +0,07V, sebelum nantinya dikuatkan sebesar 11kali oleh rangkaian penguat non-inverting.
Hasil dari perbandingan/error selanjutnya masuk ke blok rangkaian penguat non-inverting dengan penguatan sebesar 11 kali hal ini dilakukan karena hasil Vout dari perbandingan rangkain penguat selisih/komparator kecil/tidak mampu membuat transistor sebagai saklar mencapai titik saturasi sehingga berpengaruh nanti terhadap sensitifitas kinerja rangkaian kontrol ON/OFF. Selanjutnya output dari penguat non-inverting dengan polaritas positif (+) sebesar +0,77V akan membuat transistor yang difungsikan sebagai switching mencapai titik saturasi/jenuh. Akibat dari titik saturasi transistor tersebut relay yang difungsikan sebagai saklar akan aktif, arus yang mengalir ke elemen pemanas akan terputus/berhenti menghasilkan panas dan kecepatan motor kipas akan berada pada salah satu dari tiga kecepatan.
Selanjutnya apabila Vref lebih besar dari Vin LM35 DZ, Vout dari rangkaian penguat selisih/komparator akan berpotensial negatif (-) atau kurang dari batas error yang dirancang yaitu +0,07V bahkan berpotensial negatif (-).
Transistor yang difungsikan sebagai switching tidak mencapai titik saturasi/tersumbat relay akan terbuka kontakknya, elemen pemanas akan terlaliri arus listrik kembali dan bekerja menghasilkan panas
Dalam perancangan kontrol alat penghangat udara portable keseluruhan akan terdapat tiga rangkaian penguat selisih/komparator dangan satu Vinput-an. Satu diantaranya digunakan untuk kontrol ON/OFF elemen pemanas dan dua lagi digunakan untuk pensaklaran kecepatan motor kipas. Pensaklaran kecepatan motor kipas sesuai dengan set-point yang telah ditentukan merupakan kombinasi dari empat buah relay dengan dua buah transistor C9014 yaitu Q1 dan Q2
yang masing-masing mengontak dua buah relay. Prinsif kerja untuk menggerakkan transistor sebagai saklar mencapai titik saturasi sama dengan kontrol ON/OFF elemen pemanas, penguat selisih/komparator dengan error sebesar +0,07 akan mengakibatkan transistor mencapai titik saturasi. Untuk pensaklaran kecepatan medium akan aktif jika penggerak transistor ke-2 (Q2) tersulut oleh error sebesar +0,07V dari rangkaian penguat selisih ke-2, yang sebelumya dikuatkan oleh rangkaian penguat non-inverting menjadi +0,77V. Error tersebut merupakan hasil perbandingan terhadap Vin LM35 DZ dengan Vref tetapan yang diberikan sebesar 0,330V mewakili suhu 33ºC. Sedangkan untuk pensaklaran kecepatan high akan aktif jika penggerak transistor ke-3 (Q3) tersulut oleh error sebesar +0,07V dari rangkaian penguat selisih ke-3 yang sebelumya dikuatkan terlebih dahulu oleh rangkaian penguat non-inverting menjadi +0,77V. error tersebut merupakan hasil perbandingan terhadap Vin LM35 DZ dengan Vref tetapan yang diberikan sebesar 0,370V mewakili suhu 37ºC