BAB III. METODE PENELITIAN
C. Langkah-Langkah Penelitian
Langkah–langkah penelitian yang dilakukan adalah sebagai berikut: 1. Pembuatan penguat audio
Dalam pembuatan penguat audio ini meliputi pembuatan rangkaian, merancang lay out, dan memasang komponen yang diperlukan sehingga menjadi rangkaian penguat daya audio yang jadi dan siap dioperasikan.
2. Pengukuran penguat audio
Pengukuran dilakukan untuk mengetahui besarnya tegangan pada input maupun output dari rangkaian, bentuk gelombang serta besarnya tegangan dari catu daya.
1. Pembuatan Penguat Daya Audio
a. Penguat depan dengan menerapkan IC Op Amp 741
IC Op Amp 741 difungsikan sebagai penguat depan dari rangkaian penguat daya. Rangakaian penguat depan dirangkai sebagai
penguat tak membalik (not inverting) yang dapat dilihat pada gambar berikut ini.
Gambar 15. Penerapan IC OP Amp 741 sebagai penguat depan b. Rangkaian Akhir (final)
Rangkaian akhir (final) ini merupakan penguat kelas B. Jika isyarat masukan diumpankan ke basis akan menggerakkan transistor dalam fasa yang berlawanan, bagian positif dari isyarat masukan akan segera mematikan salah satu transistor Q2 (lihat gambar 2 ), dan hanya transistor yang satunya akan mencatukan arus ke dalam pengeras suara (RL). Pada setengah siklus negatif dari siklus masukan, Q1 (lihat gambar 2) akan terpadamkan, dan akan menarik arus dari pengeras suara dalam arah yang terbalik.
Dalam perencanaan rangkaian akhir (final) dirangkai seperti dalam gambar 16 berikut.
Gambar 16. Rangkaian penguat akhir (final)
Secara keseluruhan rangkaian penguat daya audio sistem OCL dengan menerapkan IC Op Amp 741 sebagai penguat depan adalah sebagai berikut:
Gambar 17. Rangkaian lengkap dari penguat daya audio
Besar nilai penguatannya adalah = +1 IN F R R A . Dari rangkaian
di atas nilai RF adalah 56 KΩ, dan nilai RIN adalah 2.2 KΩ maka: 1 200 . 2 000 . 56 + = A 1 45 . 25 + = A 45 . 26 = A kali
Dari perhitungan di atas besar penguatan yang terjadi pada rangkaian adalah 26.45 kali.
c. Catu Daya
Catu daya yang digunakan untuk mencatu rangkaian penguat ini adalah catu daya seimbang yaitu dengan tiga tegangan: positif, negatif dan nol. Tegangan yang diperlukan untuk menyuplai penguat akhir adalah + 25 V DC, – 25 V DC dan 0. Sedangkan untuk penguat depan diperoleh dari dua IC regulator 7812 dan 7912 yang akan mengeluarkan tegangan + 12 V DC, 0, dan -12 V DC.
Catu daya ini dirancang untuk memberikan tegangan pada rangkaian penguat daya audio sistem OCL sesuai dengan kebutuhan penguat tersebut. Arus dari catu daya ditentukan oleh besarnya arus transformator yang digunakan. Dalam perencanaan ini digunakan transformator yang memiliki arus sekunder sebesar 5 amper. Untuk mendapatkan catu daya imbang digunakan transformator yang memiliki CT (center tap), dengan menggunakan empat buah dioda yang mampu dialiri arus 5 amper terpasang secara jembatan (bridge)
IC 7812 IC 7912 18 V 18 V CT 220 V 0 6800 uF 6800 uF 1000 uF 1000 uF + 25 V DC - 25 V D C -12 V D C +12 V DC 1 2 3 2 1 3
dan empat buah buah kapasitor elektrolit, serta IC regulator 7812 dan 7912. Tegangan yang dibutuhkan adalah 25 V DC, maka tegangan sekunder trafo adalah 17,8 V AC. Pada trafo memakai tegangan 18 V AC. Rangkaian catu daya dapat dilihat dalam gambar 18 berikut.
Gambar 18. Catu daya seimbang
d. Perakitan komponen
Langkah–langkah pembuatan untuk mewujudkan sebuah penguat audio sistem OCL adalah:
1). Pembuatan PCB (Printed Circuit Board) dan perakitan
Langkah-langkah untuk pembuatan PCB adalah sebagai berikut:
a). Pembuatan lay out PCB, jalur PCB dan pengeboran PCB b). Pelarutan CCB (Coper Clad Board)
a). Pembuatan lay out PCB, jalur PCB dan pengeboran PCB Bahan baku PCB adalah pertinaks yang dilapisi dengan tembaga tipis. Lapisan tembaga ini berfungsi untuk menghantar antar komponen. Tahapan pembuatan jalur PCB adalah sebagai berikut:
Proses pertama pembuatan PCB adalah mempersiapkan
lay out, yaitu merupakan susunan tata letak komponen yang
akan dicetak di atas lembaran CCB. Pembuatan lay out rangkaian adalah dengan menggunakan program PCB desainer, dimana tinggal dihubungkan tiap-tiap komponen yang ada, setelah semua terhubung sesuai dengan rangkaian maka secara otomatis program akan membuat sendiri jalur-jalurnya rangkaian yang dibuat. Langkah selanjutnya adalah dengan menggambar lay out tersebut pada CCB dengan cara disablon b). Pelarutan CCB
Setelah selesai disablon langkah selanjutnya adalah pelarutan CCB pada larutan (Ferri Chlorida) FeCl3 yang berfungsi sebagai penghilang lapisan tembaga yang tidak digunakan. Setelah lapisan tembaga yang tidak digunakan hilang CCB dicuci bersih dan dibor.
c). Pemasangan Komponen
Langkah selanjutnya adalah pemasangan komponen sesuai dengan tata letak komponen masing-masing. Perlu diperhatiakan adalah memasang komponen IC jangan sampai
terbalik kaki-kakinya karena akan berakibat fatal. Setelah dicek dengan benar maka komponen dapat disolder.
2). Pemasangan pada bok
Bok ini menggunakan bok kosong yang banyak tersedia di pasaran. Untuk komponen yang langsung dipasang pada bok, ditata sedemikian rupa sehingga rapi sehingga PCB yang sudah jadi juga dipasangkan di dalam bok tersebut.
2. Pengukuran dan Pengujian Penguat Daya Audio Sistem OCL
Rangkaian penguat daya audio sistem OCL diuji dengan mengukur besaran listriknya. Pengujian dilakukan dengan memberikan masukan makasimal sehingga menghasilkan keluaran yang tidak cacat. Bentuk gelombang cacat dapat diamati pada osciloscope, dan dapat dilihat pada halaman lampiran.
Tujuan dilakukan pengukuran adalah untuk mengetahui proses yang terjadi di dalam rangkaian yang ditunjukkan dengan besaran tegangan dan bentuk gelombang output dari penguat audio. Hasil pengukuran diharapkan dapat menjelaskan prinsip kerja rangkaian dan membuktikan kebenaran rangkaian sesuai dengan perencanaan. Pengukuran dilakukan pada frekuensi audio yaitu 20 Hz sampai dengan 20 KHz. Instrumen alat ukur yang digunakan dalam pengukuran adalah: a. Multimeter digital
Batas ukur tegangan : 0 mV- 1000V Batas ukur arus : 0,25mA – 500 mA Impedansi masukan : 1 MΩ b. Osciloscope Merk : GW INSTEK GRS 6052 Impedansi input : 1MΩ // 25 pF Volt/div : 20 V – 1mV Volt/Div Time/div : 100 s – 0.2 µs Time/Div
c. Audio Frekuensi Generator (AFG)
Merk : LODESTAR AG 260 1A Output : 0 Hz- 1 MHz
Tipe gelombang output : sinus dan kotak 1). Pengukuran Rangkaian Catu Daya
Pada perencanaan telah disebutkan bahwa tegangan yang diperlukan untuk mencatu rangkaian adalah + 25 V DC, 0, dan – 25 V DC. Pengukuran tegangan pada catu daya dilakukan pada titik primer transformator, sekunder transformator, kondensator keluaran serta output dari kedua IC regulator 7812 dan 7912. Hasil pengukuran dimasukkan dalam tabel pengukuran catu daya di bawah ini.
Tabel 1. Hasil pengukuran catu daya AC
Pengukuran Masukan
(Volt) Keluaran (Volt) Tegangan pada transformator
Tabel 2. Hasil pengukuran catu daya DC
No Pengukuran Masukan
(Volt) Keluaran (Volt) 1
2 3
Tegangan pada keluaran (kondensator)
Tegangan pada output IC 7812
Tegangan pada output IC 7812
2). Pengukuran penguatan tegangan rangkaian penguat daya audio Dalam perencanaan rangkaian penguat daya audio sistem OCL ini dibuat dengan menerapkan IC Op Amp 741 sebagai penguat depannya bertujuan untuk mendapatkan penguatan tegangan yang stabil pada frekuensi audio 20 Hz sampai dengan 20 KHz. Pengukuran dilakukan sesuai dengan diagram blok seperti pada gambar 19 berikut.
Gambar 19. Diagram blok pengukuran penguatan tegangan Pengukuran penguatan tegangan dilakukan sesuai dengan langkah berikut:
a). Output AFG pada posisi gelombang sinus diatur pada posisi minimum. Kemudian frekuensi diatur pada kedudukan 1 KHz dan dihubungkan pada input penguat audio pada posisi pengatur volume terbuka penuh atau maksimum. Tegangan
input pada AFG dinaikkan secara perlahan–lahan hingga dihasilkan isyarat penguat daya audio maksimum tepat pada titik isyarat mendekati cacat. Bentuk isyarat cacat dapat diamati pada osciloscop dan dapat dilihat pada lampiran. Ini merupakan isyarat maksimum yang mampu dihasilkan oleh sebuah penguat daya audio pada kondisi volume maksimum. Setelah didapatkan nilai Vi yang konstan, hasil pengukuran dicatat dalam tabel yang terdiri dari data isyarat input dan output dari penguat daya audio.
Tabel 3. Pengamatan penguatan tegangan penguat daya audio Step Frekuensi (Hz) Sinyal output (Vo) (Volt) Gain (Vo/Vi) Gain (dB) Keterangan (1) (2) (3) (4) (5) (6) 1 5 2 10 3 15 4 20 5 60 6 120 7 180 8 300 9 500 10 700 11 800 12 1000 13 2000 14 3000 15 4000 16 5000 17 6000 18 7000 19 8000 20 9000 21 10000 22 12000 23 14000 Nilai Vi pada masing-masing frekuensi adalah tetap
(1) (2) (3) (4) (5) (6) 24 16000 25 18000 26 20000 27 25000 28 30000 29 35000 30 50000 31 60000 32 80000 33 100000 34 200000 35 220000 36 240000 37 300000 38 400000 39 800000 Nilai Vi pada masing-masing frekuensi adalah tetap
b). Nilai gain dihitung untuk mendapatkan karaktersitik penguatan dari penguat daya audio yang dihitung berdasarkan perbandingan antara isyarat output dengan isyarat input. Nilai gain diubah dalam bentuk satuan dB (decibel), berdasarkan rumus gain sebagai berikut.
) ( log 20 dB V V A in out V = ... (20) Av = penguatan tegangan (dB)
Vout = tegangan uotput penguat daya audio Vin = tegangan input penguat daya audio 3. Kalibrasi Alat Ukur
Kalibrasi merupakan penunjukan suatu instrumen atau keluaran dibandingkan dengan standar yang tekenal.
1). Kalibrasi Osciloscope Internal
a. Menghubungkan vertikal input osciloscope dengan sumber isyarat pada osciloscope dengan nilai 0.5 Vpp 1KHz
b. Voll/div, pada posisi selanjutnya selanjutnya gain vertikal input diatur hingga didapatkan tampilan isyarat setinggi 1 kotak pada monitor osciloscope.
2). Kalibrasi Eksternal osciloscope
Langkah–langkah kalibrasi eksternal osciloscope adalah sebagai berikut:
a. Mempersiapkan AFG, osciloscope dan kabel penghubung
b. Mengatur AFG pada frekuensi 1 KHz dengan nilai tegangan 0,5 volt AC dengan bentuk gelombang sinus.
c. Mengatur output AFG ke input vertikal osciloscope, sehingga pada layar terlihat gambar isyarat sinus sebesar 1,414 kotak (dengan mengatur variabel volt/div).
d. Setelah didaptkan gambar sinus sebesar 1,414 kotak, variabel volt/div tidak boleh diubah lagi, karena osciloscope telah terkalibrasi.
e. Berdasarkan kalibrasi dan pengecekan alat ukur yang telah dilakukan, alat tersebut layak dan memenuhi syarat untuk digunakan sebagai alat uji.
3). Kalibrasi AFG
Kalibrasi AFG dilakukan dengan bepedoman pada perbandingan frekuensi AFG sebagai Fx (frekuensi tak diketahui) dan dibandingkan dengan frekuensi internal osciloscope 50 Hz.
c. Output AFG dihubungkan vertikal osciloscope
d. Switch osciloscope phase display pada posisi on, kemudian display mode pada posisi X
e. Kemudian frekuensi tak diketahui dari AFG dibandingkan dengan internal osciloscope 50 Hz
f. Gambar tampilan lissajous pada osciloscope kemudian dihitung dengan berdasarkan perbandinganrumus sebagai berikut:
Hz T T F V H X = ... (22) Fx = frekuensi AFG (Hz)
F = frekuensi internal osciloscope(Hz) TH = garis horizontal lissajous
TV = garis vertikal lissajous
Kemudian perbandingan frekuensi dicatat berdasarkan frekuensi perhitungan dan frekuensi yang tertera pada AFG, selanjutnya frekuensi sesungguhnya dari frekuensi yang tertera pada AFG dijadikan dalam menentukan sampel frekuensi yang digunakan.