BAB 3 PERANCANGAN SISTEM
3.10 Diagram Alir
Tidak
Gambar 3.10 Flowchart
Pembuatan power supply untuk lab dibuat sesuai keinginan yang dibutuhkan, dan dapat dipakai sesuai dengan praktikum yang kita lakukan. Batasan tegangan output variabel mulai dari 0 sampai dengan 15 volt dan batasan arus output dapat ditentukan mulai dari 0 s/d 3 ampere. Alat diatur menggunakan keypad yang terprogram ke Arduino Nano sebagai kontrol utama. Saat power supply akan menyupply tegangan pada beban, maka kita dapat menggunakan keypad sebagai pengaturan tegangan output nya, tegangan dan arus akan memuncukan keterangan
Entry Keypad Inisialisasi Pin Mikrokontroler
Baca Tegangan
Mulai
Selesai Baca Sensor
Data Ditampilkan di LCD
atau pemberitahuan tampil pada LCD. Kita dapat menambahkan beban sesuai kebutuhan dengan syarat tidak melebihi kapasitas yan telah terprogram pada power supply, apabila melebihi tegangan maksimal nya maka output yang diminta akan dinyatakan eror dan di tampilkan pada LCD. Ketika beban diberikan pada power supply maka hal itu akan membuat tegangan menurun dan membuat tegangan tidak stabil atau tidak sesuai yang di inginkan maka Arduino yang telah di program secara otomatis akan menstabilakan tegangan keluaran pada power supply tersebut. Itulah proses pembuatan power supply secara umum dan step-step dalam terjemahannya kedalam flowchart yang kita dapatkan sesuai tegangan yang kita inginkan.
BAB 4
PENGUJIAN ALAT DAN PROGRAM
4.1 Rangkaian Aplikasi MCP4131 Dan Arduino
Potensiometer digital memiliki banyak kegunaan digunakan dalam sirkuit elektronik modern. Yang paling populer penggunaan termasuk kalibrasi presisi ambang set point, pemangkasan sensor, pemangkasan bias LCD, redaman audio, catu daya yang dapat disesuaikan, kontrol motor pengaturan perjalanan arus lebih, amplifier gain yang dapat disesuaikan dan pemangkasan offset. Perangkat MCP4131 dapat digunakan untuk menggantikan pot trim mekanis umum dalam aplikasi di mana operasi dan tegangan terminal berada dalam batasan proses CMOS (VDD = 2,7V hingga 5,5V). Sumber daya yang masuk perangkat ini harus sebersih mungkin.
Jika rangkaian aplikasi memiliki catu daya digital dan analog yang terpisah, VDD dan VSS harus berada pada bidang analog.
- Pada rangkaian MCP4131 dihubungkan pin 1 yaitu pin CS ke pin digital 10 pada Arduino
- Kemudian dihubungkan pin 2, SCK, ke pin digital 13 pada arduino.
- Dihubungkan pin 3, SDI/SDO, ke pin digital 11 pada arduino.
- Dihubungkan pin 4, GND, ke terminal ground pada arduino.
- Dihubungkan pin 5, P0A, ke +5V.
- Dihubungkan pin 6, P0W, terminal penghapus potensiometer, ke perangkat output yang ingin dinyalakan. Dalam kasus rangkaian ini, LED yang dirangkai seri dengan resistor pembatas arus. Karena terminal penghapus terpasang ke LED ini, kita dapat menyesuaikan resistansi, melalui perangkat lunak, untuk menampilkan kecerahan LED yang berbeda.
- Dihubungkan Pin 7, P0B, ke ground. Jadi salah satu terminal potensiometer terhubung ke ground dan yang lainnya terhubung ke +5V.
- Dihubungkan pin 8, VDD, ke terminal +5V pada arduino.
Gambar 4.1 Rangkaian Aplikasi MCP4131 dan Arduino
4.2 Program Uji Coba MCP4131
Program uji coba pada MCP4131 dilakukan supaya kita menghubungkan potensiometer digital ke mikrokontroler sehingga dapat mengontrol resistansi yang dikeluarkan oleh potensiometer dalam perangkat lunak. Potensiometer digital memiliki fungsi yang sama dengan potensiometer pada perangkat keras karena memvariasikan keluaran resistansi. Perbedaannya adalah IC potensiometer digital dikendalikan oleh perangkat lunak, sedangkan potensiometer biasa dikendalikan secara manual oleh seseorang. Sama seperti potensiometer biasa, IC Pot digital hadir dalam semua nilai resistansi yang berbeda. Potensiometer digital spesifik yang akan digunakan dalam rangkaian ini adalah IC MCP4131. Kemudian akan dihubungkan IC pot digital ini ke mikrokontroler arduino. Melalui perangkat lunak, maka dapat mengubah output resistansi di terminal clear atau penghapus potensiometer. Pada uji coba ini, LED sebagai perangkat output. Potensiometer dioperasikan dari resistansi tertinggi (saat LED akan mati) hingga resistansi terendah (di mana LED akan menjadi yang paling terang) dan siklus berulang-ulang. Ini akan berfungsi untuk menunjukkan semua resistansi yang dapat ditawarkan potensiometer dan potensiometer dapat mengubah output.
4.3 Pengujian Power Supply Digital
Prototipe pada gambar 4.2 merupakan power supply digital yang telah dikembangkan dan dilengkapi dengan LCD untuk menampilkan tegangan keluaran (V_out). Range tegangan keluaran dari power supply digital tersebut yaitu 3-15 volt. Prototipe yang telah dibuat tersebut selanjutnya divalidasi gunanya untuk membandingkan antara tegangan keluaran dari power supply digital yang ditampilkan pada layar LCD dengan multimeter.
Gambar 4.2 Pengujian Power Supply Digital
Pengujian power supply digital dilakukan untuk menguji pembacaan tegangan keluaran dengan pembacaan oleh multimeter. Pengujian power supply dlakukan sebanyak 18 kali. Power supply digital ini dilengkapi dengan LCD sehingga pengguna dapat melihat secara langsung tegangan keluaran yang dibutuhkan. Power supply digital lebih mudah digunakan dibandingkan dengan power supply yang ada di laboratorium elektronika dasar saat ini dimana power supply di laboratorium masih menggunakan power supply analog.
Tabel 4.1 Data hasil pengujian sensor arus
Dari hasil penelitian diatas nilai tegangan keluaran setelah dikalibrasi menyimpulkan bahwa beberapa tegangan yang dihasilkan power supply digital seperti pengujian ke 1, ke 2, dan ke 3 menunjukkan nilai selisih yang sama yaitu 0,59 volt. Namun, pada pengujian ke 4 dan ke 5 menunjukkan selisih 0,60 volt. Meskipun pada tabel 4.1 tidak menunjukkan nilai selisih tegangan keluaran power supply sama dan masih terdapat perbedaan. Akan tetapi, perbedaan selisih tersebut sangatlah kecil yaitu 0,01 volt sehingga tidak begitu berpengaruh besar ketika digunakan.
Saat dikalibrasi tegangan dapat divariasikan dalam bentuk bilangan desimal.
Faktor kalibrasi dapat kita atur dengan mengurangi pembaginya sehingga tidak menimbulkan error/kesalahan. Oleh karena itu, nilai tegangan kalibrasi dapat dikatakan menunjukkan nilai selisih yang sama untuk pengukuran berulang. Data tersebut menunjukkan bahwa power supply digital ini memiliki ketelitian yang cukup tinggi. Untuk lebih jelasnya data dapat dilihat pada grafik seperti pada gambar 4.3
Gambar 4.3 Grafik Power Supply Digital
Berdasarkan grafik diatas tegangan output tergantung berapa diisi di keypad. Hasil sesuai dengan grafik. Dari 3 volt sampai 14 volt sesuai dengan nilai yang diketik dari keypad. Jadi lewat dari nilai tersebut maka tengan tidak bisa keluar. Berapa pun tegangan input maka tegangan outputnya sama. Jika tegangan input 30 volt maka tegangan output tetap mengikuti grafik. Ketika tegangan inputnya 30 volt maka tegangan output nya tetap 30 volt karena sudah ada persamaan nya feedback. Batasan inputnya nya dibatasi dari 0-19 volt. Lalu output mengikuti grafik.
Walaupun kenaikan tidak sama dan ada perbedaan namun tidak membuat garis linear berubah drastis karena selisih perbedaan kenaikan tegangan yang relatif kecil yaitu 0,01 volt dimana penelitian pada alat power supply digital ini dapat bekerja dengan baik. Grafik liner power supply digital dengan hasil tersebut, tegangan keluaran power supply sudah stabil dan optimal untuk digunakan sebagai power supply untuk kegaiatan praktikum di laboratorium.
Berdasarkan gambar 4.3 grafik hubungan antara digital input dengan tegangan yang dibuat diperoleh persamaan y=0,1185x + 1,73. Y adalah tegangan keluaran dan x adalah digital input. Sensitivitas alat sebesar 0,1185. Nilai data dimasukkan ke dalam persamaan. Jika ingin mendapatkan tegangan maka persamaan dibalikkan sehingga:
x = (4.1) Tabel 4.2 Data hasil pengujian sensor arus untuk mendapat tegangan
V(volt) digital (decimal)
Entry Kepad V_output terukur
2 2,30 2 1,97
3 10,83 11 3,03
3,3 13,38 13 3,27
5 27,88 28 5,05
6 36,40 36 6,00
7 44,93 45 7,06
8 53,45 53 8,01
9 61,98 62 9,08
10 70,50 71 10,14
11 79,03 79 11,09
12 87,55 88 12,16
15 113,13 113 15,12
Berdasarkan table 4.2 saat kita menginginkan tegangan keluaran sebesar 5 volt maka nilai dimasukkan ke persamaan 4.1 sehingga hasil yang di dapat 27,88. Saat keypad ditekan ternayata tegangan keluaran sebesar 5,05 volt. Jadi, berapa volt tegangan yang diinginkan maka tinggal entry lewat keyboard. Untuk lebih jelasnya data dapat dilihat pada grafik seperti pada gambar 4.4
Gambar 4.4 Grafik Power Supply Digital Untuk Mendapatkan Tegangan Setelah persamaan dari grafik pada gambar 4.3 dan gambar 4.4 diperoleh maka persamaan tersebut dimasukkan ke dalam program Arduino dan dikalibrasi pada tahapan konversi ADC dengan tujuan untuk memperoleh kesamaan nilai antara tegangan keluaran power supply digital yang ditampilkan pada LCD dengan yang
terukur pada multimeter. Hasilnya seperti yang telah tertera pada tabel 4.1 dan tabel 4.2
Pengembangan power supply digital ini dibutuhkan pada laboratorium digital, Prodi Fisika, Univesitas Sumatera Utara. Jika dibandingkan dengan power supply yang ada di laboratorium tersebut, saat ini masih menggunakan power supply analog yang tegangan keluaran sebesar 3 volt sedangkan power supply digital ini memiliki kelebihan berupa tegangan keluaran 3,3-15 volt sehingga power supply digital ini dapat mendukung praktikum yang memerlukan tegangan kecil dibawah satu volt.
Power supply digital ini lebih praktis dibandingkan dengan power supply yang ada di laboratorium elektronika dasar saat ini karena dilengkapi LCD sehingga pengguna dapat memantau tegangan keluaran yang dibutuhkan.
Berdasarkan tabel 4.1 tegangan keluaran dapat diubah ke 8 bit. Hasil lengkapnya dapat dilihat pada table di bawah ini.
Tabel 4.3 Tegangan Keluaran 8 bit
V Binary
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 KESIMPULAN
Dari hasil penelitian dan pembahasan tentang rancang bangun linear digital voltage controller untuk power supply lab yang telah diuraikan maka dapat disimpulkan sebagai berikut:
1. Variabel power supply digital ini telah dapat dibuat menjadi alat alternatif untuk kepentingan laboratorium elektronika atau digital. Pengaturan tegangan keluaran yang lebih praktis dan sederhana dengan menggunakan keypad.
2. Tegangan keluaran power supply yang ditampilkan pada layar LCD terdapat selisih tegangan sebesar 0,01V. Hasil tegangan keluaran tersebut sebagai tampilan data telah diolah oleh mikrokontroler.
5.2 SARAN
Setelah melakukan penelitian maka diperoleh beberapa hal yang dapat dijadikan saran untuk dilakukan penelitian lebih lanjut yaitu:
1. Diharapkan power supply digital ini dapat digunakan dalam kehidupan nyata untuk memudahkan kegiatan manusia sehari-hari khususnya untuk praktikum di laboratorium elektronika.
2. Tegangan keluaran maksimum dari power supply ini dapat ditingkatkan lagi untuk keperluan yang lebuh besar
DAFTAR PUSTAKA
Balogh, Laszlo. 2005. A Practical Introduction to Digital Power Supply Control.
Texas: Texas Instruments.
Effendi, Khoirul. 2019. Rancang Bangun Sistem Catu Daya Dengan Metode Switching Mode Power Supply (Smps) Berbasis Arduino Untuk Aplikasi Electrospinner. [Skripsi]. Universitas Lampung.
Haryanto, Didik, “Teknik Antar Muka ADC”: Universitas Negeri Yogyakarta Istataqomawan, Zuli. 2002. Catu Daya Tegangan DC Variabel Dengan Dua Tahap
Regulasi. [Skripsi]. Universitas Diponegoro.
Junaidi, Yuliyan Dwi Prabowo. 2018. Project Ssitem Kendali Elektronik Berbabsis Arduino. Lampung: Akura.
Halaman: 5-23.
Makasenggehe, Nolvensius Ch. 2012. Perancangan Power Supply Digital Berbasis Mikrokontroler Mengguna kan Keypad Sebagai Pemilih Tegangan. [Skripsi].
Universitas Sam Ratulangi.
Marvianto, Aries Ady. 2016. Rancang Bangun Conveyor Pemisah Barang Berbasis Mikrokontroller Arduino. [Skripsi]. Universitas Semarang.
Nalapraja, Insyafa. 2006. Alat Pembatas Kapasitas Panumpang Pada KapalMikrokontroler Cepat Berbasis AT89S51. Malang: Jurusan Teknik Elektro FT. Unibraw.
Pressman, Abrham. 1999. Switching power supply desaign. New York: Mc Graw.
Samosir, Ahmad Saudi, dkk. 2017. Rancang Bangun Catu Daya Digital Menggunakan Buck Converter Berbasis Mikrokontroler Arduino. Jurnal Rekayasa dan Teknik Elektro. Universitas Lampung.
Setiawan, Afrie. 2011. 20 Aplikasi Mikrokontroller Atemega 16 Menggunakan BASCOM AVR. Yogyakarta: C. Vandi.
Usman. 2008. Tehnik Antarmuka + Pemrograman Mikrokontroler AT89S52.
Yogyakarta: Penerbit ANDI.
Wahyudin, Didin. 2006. Belajar Mudah Mikrokontroler AT89S52 dengan Bahasa Basic Menggunakan BASCOM-8051. Yogyakarta: Penerbit ANDI.
LAMPIRAN (PROGRAM MCP4131)
#include <LiquidCrystal.h>
#include "Arduino.h"
#include <SPI.h>
const int rs = 8, en = 9, d4 = 4, d5 = 5, d6 = 6, d7 = 7;
LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7);
int adc_key_val[5] ={30, 150, 360, 535, 760 };
int NUM_KEYS = 5;
int adc_key_in;
int key=-1;
int oldkey=-1;
int arus = A2;
int teg = A1;
int CS = 10;
int address = 0x00;
int get_key(unsigned int input);
char buffer[17];
int v_set;
int voltage_set(int v_set);
void setup() { delay (200);
pinMode(13, OUTPUT); //we'll use the debug LED to output a heartbeat lcd.begin(16,2);
lcd.setCursor(0, 0);
sprintf(buffer,"%04d mA %02d.%01d v",ii,vv/10,vv%10);
lcd.print(buffer);
adc_key_in = analogRead(0); // read the value from the sensor digitalWrite(13, HIGH);
if (key >=0){
v_set--;
float i;
i = analogRead(arus);
delay(2);
return i;
}
int n_teg (void) {
float v;
v = analogRead(teg);
delay(2);
return v;
}
int get_key(unsigned int input){
int k;
for (k = 0; k < NUM_KEYS; k++) { if (input < adc_key_val[k]) { return k;
} }
if (k >= NUM_KEYS) k = -1; // No valid key pressed return k;
}
(PERANCANGAN ALAT)
1. PCB
2. POWER SUPPLY DIGITAL
(DATA SHEET MCP4131)