4. SPI : Pin 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), dan 13 (SCK) mendukung komunikasi SPI dengan menggunakan SPI Library
2.4 Power Supply (PSA)
Regulator adalah rangkaian regulasi atau pengatur tegangan keluaran dari sebuah catu daya agar efek darinaik atau turunnya tegangan jala-jala tidak mempengaruhi tegangan catu daya sehingga menjadi stabil. Rangkaian penyearah sudah cukup bagus jika tegangan ripple -nya kecil, tetapi ada masalah stabilitas. Jika tegangan PLN naik/turun, maka tegangan outputnya juga akan naik/turun. Seperti rangkaian penyearah di atas, jika arus semakin besar ternyata tegangan DC keluarannya juga ikut turun. Untuk beberapa aplikasi perubahan tegangan ini cukup mengganggu, sehingga diperlukan komponen aktif yang dapat meregulasi tegangan keluaran ini menjadi stabil.
Regulator tegangan adalah bagian power supply yang berfungsi untuk memberikan stabilitas output pada suatu power supply. Output tegangan DC dari penyearah tanpa regulator mempunyai kecenderungan berubah harganya saat dioperasikan. Adanya perubahan pada masukan AC dan variasi beban merupakan penyebab utama terjadinya ketidakstabilan pada power supply. Pada sebagian peralatan elektronika, terjadinya perubahan catu daya akan berakibat cukup serius. Untuk mendapatkan pencatu daya yang stabil diperlukan regulator tegangan. Regulator tegangan untuk suatu power supply paling sederhana adalah menggunakan dioda zener.
2.4.1 Regulator Tegangan Pada Power Supply
Gambar 2.7 Regulator Tegangan Pada Power Supply
Rangkaian pencatu daya (power supply) dengan regulator diode zener pada gambar rangkaian diatas, merupakan contoh sederhana cara pemasangan regulator tegangan dengan dioda zener.
Diode zener dipasang paralel atau shunt dengan L dan R . Regulator ini hanya memerlukan sebuah
tegangan reverse bias mencapai tegangan breakdown dioda zener. Penyearah berupa rangkaian diode tipe jembatan (bridge) dengan proses penyaringan atau filter berupa filter-RC. Resistor seri pada rangkaian ini berfungsi ganda. Pertama, resistor ini menghubungkan C1 dan C2 sebagai rangkaian filter. Kedua, resistor ini berfungsi sebagai resistor seri untuk regulator tegangan (dioda zener). Diode zener yang dipasang dapat dengan sembarang dioda zener dengan tegangan breakdown misal dioda zener 9 volt. Tegangan output transformer harus lebih tinggi dari tegangan breakdown dioda zener, misalnya untuk penggunaan dioda zener 9 volt maka gunakan output transformer 12 volt. Tegangan breakdown dioda zener biasanya tertulis pada body dari dioda tersebut.
2.4.2 Jenis-Jenis Regulator Tegangan
Fixed Voltage Regulator (Pengatur Tegangan Tetap)
IC jenis Pengatur Tegangan Tetap (Fixed Voltage Regulator) ini memiliki nilai tetap yang tidak dapat disetel (di-adjust) sesuai dengan keinginan Rangkaiannya. Tegangannya telah ditetapkan oleh produsen IC sehingga Tegangan DC yang diatur juga Tetap sesuai dengan spesifikasi IC-nya. Misalnya IC Voltage Regulator 7805, maka Output Tegangan DC-nya juga hanya 5 Volt DC. Terdapat 2 jenis Pengatur Tegangan Tetap yaitu Positive Voltage Regulator dan Negative Voltage Regulator. Jenis IC Voltage Regulator yang paling sering ditemukan di Pasaran adalah tipe 78XX. Tanda XX dibelakangnya adalah Kode Angka yang menunjukan Tegangan Output DC pada IC Voltage Regulator tersebut. Contohnya 7805, 7809, 7812 dan lain sebagainya.
IC 78XX merupakan IC jenis Positive Voltage Regulator. IC yang berjenis Negative Voltage Regulator memiliki desain, konstruksi dan cara kerja yang sama dengan jenis Positive Voltage Regulator, yang membedakannya hanya polaritas pada Tegangan Outputnya. Contoh IC jenis Negative Voltage Regulator diantaranya adalah 7905, 7912 atau IC Voltage Regulator berawalan kode 79XX. IC Fixed Voltage Regulator juga dikategorikan sebagai IC Linear Voltage Regulator.
Dibawah ini adalah Rangkaian Dasar untuk IC LM78XX beserta bentuk Komponennya (Fixed Voltage Regulator).
Gambar 2.8 Rangkaian Dasar IC Voltage Regulator (Fixed Voltage Regulator)
Adjustable Voltage Regulator (Pengatur Tegangan yang dapat disetel)
IC jenis Adjustable Voltage Regulator adalah jenis IC Pengatur Tegangan DC yang memiliki range Tegangan Output tertentu sehingga dapat disesuaikan kebutuhan Rangkaiannya. IC Adjustable Voltage Regulator ini juga memiliki 2 jenis yaitu Positive Adjustable Voltage Regulator dan Negative Adjustable Voltage Regulator. Contoh IC jenis Positive Adjustable Voltage Regulator diantaranya adalah LM317 yang memiliki range atau rentang tegangan dari 1.2 Volt DC sampai pada 37 Volt DC. Sedangkan contoh IC jenis Negative Adjustable Voltage Regulator adalah LM337 yang memiliki Range atau Jangkauan Tegangan yang sama dengan LM317. Pada dasarnya desain, konstruksi dan cara kerja pada kedua jenis IC Adjustable Voltage Regulator adalah sama. Yang membedakannya adalah Polaritas pada Output Tegangan DC-nya. IC Fixed Voltage Regulator juga dikategorikan sebagai IC Linear Voltage Regulator. Dibawah ini adalah Rangkaian Dasar IC LM317 beserta bentuk komponennya (Adjustable Voltage Regulator).
Gambar 2.9 Rangkaian Dasar IC Voltage Regulator (Adjustable Voltage Regulator)
Switching Voltage Regulator
Regulator memiliki efisiensi pemakaian energi yang lebih baik jika dibandingkan dengan IC Linear Regulator. Hal ini dikarenakan kemampuannya yang dapat mengalihkan penyediaan energi listrik ke medan magnet yang memang difungsikan sebagai penyimpan energi listrik. Oleh karena itu, untuk merangkai Pengatur Tegangan dengan system Switching Voltage Regulator harus ditambahkan komponen Induktor yang berfungsi sebagai elemen penyimpan energi listrik.
2.4.3 Fungsi Regulator
Fungsi Regulator adalah untuk memberikan tegangan output konstan untuk beban terhubung secara paralel dengan itu terlepas dari riak pada tegangan suplai atau variasi dalam arus beban dan dioda zener akan terus mengatur tegangan sampai saat ini dioda berada di bawah nilai minimum IZ (min) di wilayah rincian sebaliknya. Hal ini memungkinkan arus mengalir ke arah depan seperti biasa, tetapi juga akan memungkinkan untuk mengalir ke arah sebaliknya ketika tegangan berada di atas nilai tertentu - tegangan rusaknya dikenal sebagai tegangan Zener.
Dioda Zener khusus dibuat untuk memiliki gangguan tegangan balik pada tegangan tertentu.
Karakteristiknya adalah sebaliknya sangat mirip dengan dioda biasa. Dalam rincian tegangan dioda Zener dekat konstan atas berbagai arus sehingga membuatnya berguna sebagai regulator tegangan shunt. Tujuan dari regulator tegangan adalah untuk menjaga tegangan konstan pada beban terlepas dari variasi yang diterapkan tegangan input dan variasi arus beban.
Sebuah dioda Zener regulator shunt tipikal ditunjukkan pada Resistor yang dipilih sehingga ketika tegangan input di VIN (min) dan arus beban di IL (max) bahwa arus yang melalui dioda Zener setidaknya Iz (min). Lalu untuk semua kombinasi lain dari tegangan input dan arus beban dioda zener melakukan kelebihan saat demikian mempertahankan tegangan konstan di seluruh beban. Zener tersebut melakukan sedikit arus ketika arus beban adalah yang tertinggi dan melakukan yang paling saat ini ketika arus beban adalah yang terendah.
Ada beberapa alasan yang mungkin diperlukannya sebuah regulator, yaitu :
Fluktuasi tegangan jala-jala
Perubahan tegangan akibat beban (loading)
Perlu pembatasan arus dan tegangan untuk keperluan tertentu.
2.4.4 Kapasitor
Kapasitor adalah komponen elektronika yang mampu menyimpan muatan listrik, yang terbuat dari dua buah keping logam yang dipisahkan oleh bahan dielektrik, seperti keramik, gelas, vakum, dan lain-lain. Muatan positif dan negatif akan berkumpul pada kedua ujung berlainan tersebut,apabila kedua ujung metal (elektroda) dihubungkan dengan sumber tegangan. Fungsi Kapasitor adalah untuk menyimpan muatan listrik/elektron yang disebut dengan kapasitansi.
Beberapa ilmuan menyatakan bahwa jika sebuah kapasitor yang diberi tegangan 1 volt dapat memuat elektron sebanyak 1 coloumb maka dikatakan bahwa kapasitor tersebut memiliki kapasitansi 1 farad. Berikut secara matematis, jika dinyatakan secara rumus:
C= Q/V
C = Nilai kapasitansi,dalam F (Fared) Q = Muatan elektron,dalam C (Coloumb) V = Besar Tegangan,dalam V (Volt) 2.4.5 Jenis-Jenis Kapasitor
1. Kapasitor Elektrostatis
Kapasitor jenis ini terbuat dari bahan keramik,film,dan mika.Namun banyak yang menggunakan bahan jenis keramik dan mika karena harganya lebih murah bila dibandingkan dengan yang lain. Kapasitor jenis ini termasuk dalam kapasitor nonpolar.
2. Kapasitor elektrolitik
Kapasitor jenis ini terbuat dari lapisan metal-oksida.pada umumnya kapasitor jenis ini dalam pembuatannya menggunakan proses yang disebut dengaelektrolisis,sehingga dapat terbentuk kutub positif dan kutub negatif.
3. Kapasitor elektrokimia
Kapasitor yang terbuat dari campuran larutan atau bahan kimia ke-dalamnya.contoh kapisitor jenis ini dapat kita jumpai di sekitar kita seperti baterai dan accumulator(aki).Baterai dan aki memiliki tingkat kebocoran arus yang sangat kecil dan kapaitansi yang besar.
2.4.6 Cara Kerja Kapasitor
Prinsip kerja kapasitor pada umunya hampir sama dengan resistor yang juga termasuk ke dalam komponen pasif. Komponen pasif adalah jenis komponen yang bekerja tanpa memerlukan arus panjar. Kapasitor sendiri terdiri dari dua lempeng logam (konduktor) yang dipisahkan oleh bahan penyekat (isolator). Penyekat atau isolator banyak disebut sebagai bahan zat dielektrik.
Gambar 2.10 kapasitor
Zat dielektrik yang digunakan untuk menyekat kedua komponen tersebut berguna untuk membedakan jenis-jenis kapasitor. Di dunia ini terdapat beberapa kapasitor yang menggunakan bahan dielektrik, antara lain kertas, mika, plastik cairan dan masih banyak lagi bahan dielektrik lainnya. Dalam rangkaian elektronika, kapasitor sangat diperlukan terutama untuk mencegah loncatan bunga api listrik pada rangkaian yang mengandung kumparan.
Selain itu, kapasitor juga dapat menyimpan muatan atau energi listrik dalam rangkaian, dapat memilih panjang gelombang pada radio penerima dan sebagai filter dalam catu daya (Power Supply). Fungsi kapasitor dalam rangkaian elektronik sebagai penyimpan arus atau tegangan listrik. Untuk arus DC, kapasitor dapat berfungsi sebagai isulator (penahan arus listrik), sedangkan untuk arus AC, kapasitor berfungsi sebagai konduktor (melewatkan arus listrik). Dalam penerapannya, kapasitor banyak di manfaatkan sebagai filter atau penyaring, perata tegangan yang
digunakan untuk mengubah AC ke DC, pembangkit gelombang AC (Isolator) dan masih banyak lagi penerapan lainnya.
BAB III