BAB III PEMBAHASAN
C. Desain Penapis Tegangan Ripple
Pemilihan kapasitor filter untuk menyearahkan hasil tegangan rangkaian dioda penyearah didaasarkan pada perencanaan tegangan ripple luaran sebesar 3 Vp-p
Gambar 3.3 Pemilteran dengan kapasitor
Tegangan DC hasil penyearahan yang didapat dari output penyearah memmiliki ripple yang sangat besar dengan frekuensi 100 Hz. Guna memperoleh tegangan DC yang baik maka perlu dilakukan penapisan menggunakan komponen
42
kapasitor. Berikut ini diberikan perhitungan nilai kapasitansi yang dibutuhkan oleh bagian unregulator dengan nilai Vripple sebesar 3 V:
c = 0,01 F = 10000 µF
Spesifikasi tegangan kerja (WV) kapasitor secara praktis dapat diambil 2 Vp WV = 2 x24,95
= 49.9 V
Berdasarkan perhitungan maka spesifikasi kapasitor filter yang dipilih adalah 10000µF / 50V dengan jenis Elektrolit (Polar)
D. Desain Rangkaian Pemindah Tap
Gambar 3.4 Rangkaian Pemindah Tap
Rangkaian pemindah tap tegangan ini dapat memindah tegangan yang akan dibutuhkan oleh rangkaian penyearah menggunakan sebuah relay. Relay akan memindahkan tegangan dari 18 V ke 25V trafo yang menjadi masukan rangkaian penyearah. Relay bekerja secara otomatis disaat tegangan luaran DC power supply mencapai nilai 15 V.
1. Blok diagram rangkaian pemindah tap.
Gambar 3.5 Blok Diagram rangkaian pemindah tap.
Keterangan 1. Unregulator
Gambar 3.6 Rangkaian unregulator
Jenis transformator pada rangkaian power supply linier untuk memenuhi kebutuhan sumber tegangan rangkaian pemindah tap tegangan sekunder transformator menggunakan Center Tap ( CT ). Menggunakan jenis transformator CT akan menghemat penggunaan dioda pada rangkaian power supply dan menjadikan rangkaian lebih kompak. Jenis penyearahan yang digunakan untuk desain alat ini adalah penyearah gelombang penuh.
Direncanakan tegangan output DC unregulated sebesar 19 V, sehingga perhitungannya sebagai berikut:
Vp = Vout + Vd + Vrip p-p = = 19 +0,7 +1,1
= 20.8 V
unregulator Regulator Vref
Sampling tegangan output
Comparator Relay pemindah tegangan sekunder
44
Vrms = Vp/√2
= 20.8/√2
= 14.7 V
Diambil Vrms trafo untuk tap pertama yang terdekat adalah 15 V Perhitungan kebutuhan arus trafo:
I trafo = 1,5 sampai 2 x arus output yang direncanakan
= 1.5 x 0,25
= 0,375 A
Berdasarkan perhitungan maka spesifikasi trafo yang dipilih adalah trafo yang memiliki tegangan sekunder sebesar 15 V dengan arus 0,5A berjenis CT
Untuk menentukan spesifikasi diode penyearah maka dapat dilakukan pendekatan perhitungan sebagai berikut:
Kemampuan arus secara praktis Id ≥ 2 Iout
Id ≥ 2 x 0,25 A Id ≥ 0,5 A
Kemampuan tegangan forward diode secara praktis Vd ≥ 2 Vout
Vd ≥ 2 x 19 V Vd ≥ 38 V
Bedasarkan perhitungan maka spesifikasi diode yang dipilih adalah 1N4004 dengan kemampuan 1.0 A/280 V
Berikut ini diberikan perhitungan nilai kapasitansi yang dibutuhkan oleh bagian unregulator dengan nilai Vripple sebesar 1,1 V:
c = 0,0022 F
= 2200 µF
Spesifikasi tegangan kerja (WV) kapasitor secara praktis dapat diambil 2 Vp:
WV = 2 x19 = 38 V
Berdasarkan perhitungan maka spesifikasi kapasitor filter yang dipilih adalah 2200µF / 50V dengan jenis Elektrolit (Polar).
2. Regulator.
Regulator pada rangkaian pemindah tap berfungsi sebagai sumber tegangan mantab untuk seluruh rangkaian yang ada pada bagian ini. Jenis regulator LM7812 dipilih karena mampu untuk menyediakan arus yang sesuai untuk relay pemindah tap, Op-Amp serta rangkaian tegangan referensi.
Gambar 3.7 Rangkaian regulator.
3. Rangkaian tegangan referensi
Vref berfungsi untuk mereferensikan tegangan untuk dibandingkan sebelum masuk ke kompartor, dan Vref dapat dihitung dengan rumus:
Perhitungan:
Iz = 10 %. Izmax
46
Arus zener pada sumber tegangan referensi dipilih nilai 2mA, sehingga perhitungan Rz menjadi seperti berikut ini:
Jadi Rz diambil nila
Gambar 3.8 Rangkaian tegangan referensi
4. Sampling Tegangan Output.
Sampling tegangan output merupakan rangkaian tahanan bagi dengan nilai salah satu resistornya dapat diubah-ubah. Sumber tegangan rangkaian resistor ini menggunakan tegangan output dari regulator LM723, dengan demikian output rangkaian merupakan tegangan bagi yang bersifat variabel.
Output rangkaian digunakan sebagai salah satu masukan komparator pada blok komparator. Jangkauan tegangan rangkaian berada antara 0 sampai separuh tegangan output regulator.
Gambar 3.8 sampling tegangan outpot 5. Comparator.
Comparator berfungsi sebagai pembanding tegangan masukan dari sampling tegangan output dan tegangan referensi. Apabila nilai masukan inverting Amp lebih kecil dari pada non-inverting maka output Op-Amp akan high.
48
Gambar 3.8 Rangkaian comparator
6. Relay pemindah tegangan sekunder.
Relay pemindah tegangan skunder pada rangkaian diatas berfungsi sebagai pemindah tegangan atau pemindah step pada trafo dari 18 V menjadi 25 V CT dan sebaliknya dari 25 V ke 18 V CT. Relay dikendalikan sebuah transistor untuk mengatur arus yang mengalir pada coil relay. Transistor npn yang terhubung pada coil akan mengalirkan arus melalui kaki kolektornya apa bila kaki basis mendapatkan tegangan yang lebih besar dari 0,7 V.
Gambar 3.8 Relay pemindah tegangan sekunder E. RANGKAIAN PROTEKSI HUBUNG SINGKAT
Rangkaian di atas merupakan sebuah rangkaian yang dapat mengamankan sistem power supply saat terjadi hubung singkat (short). Sehingga pada saat kutub + pada output DC dan kutub – pada output DC terjadi hubungsingkat (short) maka tegangan output DC akan menjadi 0 V, dan akan mengamankan rangkaian yang dihubungkan dengan keluaran power supply. rangkaian diatas menggunkan transistor A715 yang berfungsi sebagai protrksi hubung singkat yang dapat memutus tegangan pada saat mengalami short.
Gambar 3.10 Rangkaian Proteksi Hubung Singkat F. Rangkaian Regulator LM723.
Gambar 3.11 Rangkaian Regulator LM723.
LM723 didesain untuk aplikasi rangkaian series regulator dimana IC ini mampu mengalirka arus hingga 150 A. Sebagai IC pengatur tegangan yang memiliki 14 pin kaki, keluaran LM723 dapat diatur sampai 37 V dengan inputan maksimum hingga 40 V. Dan tidak hanya digunakan sebagai linier regulator saja akan tetapi dapat juga digunakan untuk rangkaian switching regulator seperti gambar diatas tersebut.
50
G. Layout PCB Beserta Tata Letak Komponen
Gambar 3.12Layout PCB Beserta Tata Letak Komponen
Gambar 3.13 Layout PCB Beserta Tata Letak Komponen
Gambar 3.14Layout PCB Beserta Tata Letak Komponen
Gambar 3.15 Layout PCB Beserta Tata Letak Komponen
52
BAB IV
PENGUJIAN ALAT
Pengujian alat dilakukan dengan 3 tahap yaitu tahap menguji rangkaian pemindah tap, Proteksi hubung singkat, kemudian dilanjutkan menguji rangkaian adjustable. Pengujian alat ini dapat dilihat sebagai berikut:
A. Pengujian Rangkaian Pemindah tap
Rangkaian pemindah tap diuji dengan cara melakukan pengujian pada sistem kontrol elektronik yang dibuat dari sebuah Op-Amp yang dikonfigurasikan sebagai komparator. Proses pengujian melibatkan dua buah power supply, dengan sistem power supply pertama berfungsi sebagai suplay tegangan pada rangkaian pemindah tap, sedangkan power supply kedua berfungsi sebagai media simulasi tegangan output regulator LM723 yang dapat diatur.
Desain rangkaian pemindah tap dispesifikasikan berpindah dari 18 V tegangan sekunder trafo menuju 25 V pada saat tegangan output power supply lebih besar atau sama dengan 15 V dan sebaliknya.
Hasil pengujian rangkaian pemindah tap .
Tabel 4.1 hasil pengujian
No Output DC Power Supply Tegangan sekunder trafo yang aktif / Vrms
1 5 VDC 18 VAC / VRMS
2 12 VDC 18 VAC / VRMS
3 15 VDC 25 VAC / VRMS
4 17 VDC 25 VAC / VRMS
1. Pengujian tampak 5 Volt
Gambar 4.1 Pengujian tampak 5 Volt
a. Hasil pengukuran tegangan sekunder pada trafo saat output 5V
Gambar 4.2 hasil pengukuran tegangan sekunder pada trafo 18 VAC
54
2. Pengujian tampak 12 Volt
Gambar 4.3 Pengujian tampak 12 Volt
a. Hasil pengukuran tegangan sekunder pada trafo saat output 12V
Gambar 4.4 hasil pengukuran tegangan sekunder pada trafo 18 VAC
3. Pengujiang tampak 15 Volt
Gambar 4.5 Pengujian tampak 15 VDC
a. Hasil pengukuran tegangan sekunder pada trafo saat output 15V
Gambar 4.6 hasil pengukuran tegangan sekunder pada trafo 25 VAC
56
4. Pengujian tampak 17V
Gambar 4.7 Pengujian tampak 17 VDC
a. Hasil pengukuran tegangan sekunder pada trafo saat output 17 VDC
Gambar 4.8 hasil pengukuran tegangan sekunder pada trafo 25 VAC
B. Pengujian Proteksi Hubung Singkat
Rangkaian proteksi hubung singkat terintegrasi menjadi satu pada rangkaian regulator LM723 sehingga untuk menguji rangkaian ini keseluruan regulator harus diuji secara langsung. Perangkat yang dibutuh kan untuk pengujian melibatkan sebuah power supply, avometer dan kabel jumper. Power supply diatur agar mengeluarkan tegangan 30 VDC, tegangan ini digunkan sebagai masukan rangkaian regulator LM723 yang didalamnya terdapat rangkaian proteksi hubung singkat. Selanjutnya avometer digunakan untuk mengukur tegangan output LM723 yang diatur mengeluarkan tegangan maksimal untuk input yang disebutkan diatas. Setelah semua pengaturan siap output terminal regulator dihubung singkatkan dan diamati nilai tegangan output regulatornya. Jika dalam kondisi output hubung buka tegangan regulator menunjukkan nilai maksimal dan kondisi hubung singkat tegangan output regulator turun hingga 0V maka rangkaian proteksi hubung singkat telah bekerja dengan baik. Berikut ini disajikan data uji rangkaian proteksi hubung singkat Hasil pengujian proteksi hubung singkat.
1. Gambar pengujian saat terbuka .
Gambar 4.9Pengujian pada saaat terbuka.
58
2. Pengujian pada saat hubung singkat.
Gambar 4.10Pengujian pada saaat hubung singkat.
C. Pengujian Adjustable
Pada pengujian ini sangatlah sederhana yaitu dengan menggunaka avometer dan meliha volt digital yang tertera pada panel power supply dan memutar potensio meter apakah tegangan dapat berayun atau turun naik. Apa bila tegangan dapat berayun seperti yang kita inginkan maka rangkaia justable sudah berfungsi atau berjalan dengan baik.
Gambar 4.11Pengujian Adjustable.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Berdsasarkan hasil pengujian yang telah dilakukan pada Sumber Catu Daya Variabel 1,27 Sampai 25 V Pengendali IC723, penulis dapat menyimpulkan beberapa hal bsebagai berikut :
1. Untuk menentukan nilai kapasitansi pada rangkaian unregulator sehingga sesuia dengan nilai Vripple yang direncanakan dapat dihitung dengan rumus seperti dibagian bab 3 C. Desain penapis tegangan ripple dengan syarat Vripple dan F ( frekuensi ) diketahui. Selanjutnya setelah dapat diketahui nilai kapasitansinya, maka ditentukan nilai pendekatan kapasitornya yang ada dipasaran.
2. > Menentukan spesifikasi arus dan tegangan rippel power supply yang diinginkan.
> Merencanakan blok diagram yang menggambarkan blok pembentuk keseluruan power supply.
> Merancang, hitung dan menentukan kebutuhan koponen untuk masing masing blok.
> Melakukan riset terhadap rancangan masing masing blok hingga pengujian.
> Masing masing blok dirangkai menjadi satu kesatuan alat power supply sesuai dengan spesifikasi yang ditentukan.
> Menentukan ukuran dan jenis box power supply yang sesuai berikut dengan komponen yang akan dipasang dipanel depan.
> Membuat desain panel dan melakukan pengerjaan bahan panen sesuai desain.
> Memasang keseluruan rangkaian power supply berikut berikut komponen panel depan menjadi satu kesatuan power supply.
3. Dapat diuji dengan menggunakan avometer atau dengan melihat panel pada power supply dan kita putar potensio meter makan tegangan akan berayun turun atau naik sesuai yang kita inginkan. Sedangkan pada proteksi hubung sikat
60
dapat dilakuka dengan pengujian melakukan short maka lampu indkator short akan menyala dan tegangan akan hilang atau 0 V dan setelah short lepas maka tegangan akan kembali seperti semula.
B. Saran
1. Desain power supply yang digunkan masih memiliki Vripple yang besar 3Vpp, sehingga untuk tuigas akhir selanjutnya dianjurkan untuk menentukan nilai ripple yang direncanakan .
DAFTAR PUSTAKA
Sumanto.1996. Alat – alat Ukur Listrik. Yogyakrta: Andi Anonim.2002. Linear &
switching voltage regulator handbook 4thed.
Denver, Colardo,USA: ON semi konduktor.
Meter with Tamper Detection. San Jose, USA: Atmel coparation condit. Reston.
2004. Tranformerless Power Supplies: Resitive and Capacitive.
http://duniaelektonika.blogspot.com/2013/01/jenis-jenis-transistor.html http://ecadio/mengenal-dan-belajar- Arduino-Nano, 2017
http://eprints.akakom.ac.id
http://id.wikipedia.org/wiki/Resistor
http://queryitumudah.blogspot.com/2017/10/hirarki-database.html http://teknikelektronika.com/cara-menghitung-nilai-resistor/
http://teknikelektronika.com/pengertian-led-light-emitting-diode-cara-kerja/
https://teknikelektronika.com/pengertian-led-light-emitting-diode-cara-kerja/
https://teknikelektronika.com/pengertian-led-light-emitting-diode-cara-kerja/
teknikelektronika.com/pengertian-led-light-emitting-diode-cara-kerja/
http://www.instructables.com/lesson/Resistors/
http://magisterpengelana.blogspot.com/2016/02/simbol-resistor.html
https://teknikelektronika.com/cara-menghitung-nilai-resistor/) https://teknikelektronika.com/cara-menghitung-nilai-resistor/
https://teknikelektronika.com/cara-menghitung-nilai-resistor/) http://duniaelektonika.blogspot.com/2013/01/jenis-jenis-transistor.html