Tugas 3

[Menuju Akhir]

Mendeteksi Ketinggian Air Yang Terdapat Dalam Cawan Kaca 

Dengan Sensor LVDT

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Percobaan

5.Rangkaian

6.Prinsip Kerja

7.Video Simulasi

Link Download

Referensi dari gambar halaman 622 sub chapter 14.1

1.Tujuan[Kembali]

-Mengetahui dan memahami sensor pendeteksi ketinggian air dengan alternator

-Mampu menjelaskan prinsip kerja sensor pendeteksi ketinggian air dengan alternator

-Mampu mengaplikasikan sensor pendeteksi ketinggian air dengan alternator pada rangkaian sederhana yang dibuat pada proteus

2.Alat dan Bahan[Kembali]

• Alat yang digunakan:

a)DC Voltmeter

Spesifikasi:

– Rangkuman masukan : dari ± 1,000000 V sampai ± 1000, 000 V, dengan pemilihan rangkuman secara otomatis dan indikasi beban lebih.

– Ketelitian mutlak sebesar ± 0,005 persen dari pembacaan.

– Stabilitas : jangka pendek 0,002 persen dari pembacaan untuk perioda 24 jam : jangka panjang 0,008 persen pembacaan untuk perioda 6 bulan.

– Resolusi : 1 bagian dalam 106 (1 μV dapat dibaca pada rangkuman masukan1 V ).

– Karakteristik masukan : tahanan masukan khas adalah 10 MΩ ; kapasitas masukan 40 pF.

– Kalibrasi : standar kalibrasi internal yang memungkinkan kalibrasi tidak ber-gantung pada rangkaian ukur diperoleh dari sumber referensi yang distabilkan.

– Sinyal-sinyal keluaran : perintah mencetak, memungkinkan keluaran menuju pencetak keluaran BCD ( binary coded decimal = bilangan desimal yang masing-masing angka dinyatakan oleh empat bit ) untuk pengolahan atau pen- catatan digital.

Volt meter DC merupakan alat ukur yang berfungsi untuk mengetahui beda potensial tegangan DC antara 2 titik pada suatu beban listrik atau rangkaian elektronika. Konsep yang digunakan dalam sebuah volt meter DC hampir sama dengan konsep pada ampere meter. Pada volt meter arus searah atau DC volt meter tahanan shunt atau shunt resistor dipasang seri dengan kumparan putar magnet permanen (permanent magnet moving coil) PMMC yang berfungsi sebagai pengali (multiplier).

Tahanan Pengali (Multiplier Resistor)

Penambahan sebuah tahanan seri atau pengali (multiplier), mengubah gerakan d’arsonval menjadi sebuah voltmeter arus searah. Tahanan pengali membatasi arus kealat ukur agar tidak melebihi arus sakala penuh (Idp). Sebuah voltmeter arus searah mengukur beda potensial antara dua titik dalam sebuah rangkaian arus searah dan dengan demikian dihubungkan paralel terhadap sebuah sumber tegangan atau komponen rangkaian. Biasanya terminal-termianal alat ukur ini diberi tanda positif dan negatif karena polaritas harus ditetapkan. 

Nilai tahanan pengali yang diperlukan untuk memperbesar batas ukur tegangan ditentukan dari gambar berikut, dimana :

V = Im (Rs + Rm)

Dengan :

Im = arus defleksi dari alat ukur 

Rm = tahanan dalam alat ukur 

Rs = tahanan pengali 

V = tegangan rangkuman maksimum dari instrumenGambar Rangkaian Dasar Voltmeter Arus Searah

Biasanya untuk batas ukur sampai 500 V pengali dipasang didalam kotak voltmeter. Untuk tegangan yang lebih tinggi, pengali tersebut dipasang pada sepasang probe kutub diluar kotak yakni untuk mencegah kelebihan panas dibagian dalam voltmeter.

Voltmeter Rangkuman Ganda

Penambahan sejumlah pengali beserta sebuah saklar rangkuman membuat instrumen mampu digunakan bagi sejumlah rangkuman tegangan. Sebuah voltmeter rangkuman ganda yang menggunakan sebuah sakelar empat posisi (V1, V2, V3, dan V4 ) dan empat pengali (R1, R2, R3, dan R4). Nilai dari pada tahanan-tahanan pengali dapat ditentukan dengan metoda sebelumnya, atau dengan metoda sensitivitas.

Sensitivitas voltmeter Sensitivitas (S), adalah kebalikan dari defleksi skala penuh alat ukur yaitu:

S = 1 / Idp

Sensitivitas (S) dapat digunakan pada metode sensitivitas untuk menentukan tahanan pengali voltmeter arus searah.

R = (S x V) – Rm

Dimana : 

S = sensitivitas voltmeter,ohm/volt 

V = rangkuman tegangan yang ditentukan oleh posisi sakelar 

Rm = tahanan-dalam alat ukur (ditambah tahanan seri) 

Rs = tahanan pengali

Efek pembebanan

Bila sebuah voltmeter dihubungkan antara dua titik di dalam sebuah rangkaian tahanan tinggi, dia bertindak sebagai shunt bagi bagian rangkaian sehinga memperkecil tahanan ekivalen dalam bagian rangkaian tersebut. Berarti voltmeter akan menghasilkan penunjukan tegangan yang lebih rendah dari yang sebenarnya sebelum dihubungkan. Efek ini disebut efek pembebanan instrumen yang terutama disebabkan oleh sensitivitas rendah.

Tindakan pencegahan yang umum bila menggunakan sebuah voltmeter adalah:

• Periksa polaritas yang benar. Polaritas yang salah (terbalik) menyebabkan voltmeter menyimpang kesumbat mekanis dan ini dapat merusak jarum.
• Hubungkan voltmeter paralel terhadap rangkaian atau komponen yang akan diukur tegangannya.
• Bila menggunakan rangkuman ganda, gunakan selalu rangkuman tertinggi dan kemudian turunkan sampai diperoleh pembacaan naik yang baik.
• Selalu hati-hati terhadap efek pembebanan. Efek ini dapat diperkecil dengan menggunakan rangkuman setinggi mungkin (dan sensitivitas paling tinggi). Ketepatan pengukuran berkurang bila penunjukan berada pada skala yang lebih rendah.

Bagian-Bagian Voltmeter:

Ada beberapa bagian-bagian voltmeter dari alat ukur ini yang perlu Anda ketahui, berikut adalah bagiannya:

• Terminal positif dan negatif.
• Batas ukur.
• Setup pengatur fungsi.
• Jarum penunjuk.
• Skala tinggi dan rendah.

Cara Menggunakan Voltmeter:

Jika Anda belum mengetahui cara menggunakan voltmeter ini, berikut dapat Anda simak:

• Rangkai komponen yang memiliki potensial berbeda secara paralel.
• Sesuaikan rangkaian arus yang mana harus searah dengan pemasangan kutub-kutub voltmeter.
• Pastikan bahwa kutub positif dan negatif memiliki potensial yang berbeda. Dari keduanya, kutub positif memiliki potensial yang tinggi.
• Periksa kabel hitam, biru, dan merah, jika ada penyimpangan mengarah ke kiri berarti pemasangannya terbalik. Namun, hal itu tidak akan menjadi masalah untuk rangkaian arus bolak balik.

Macam Macam Voltmeter

Voltmeter ini terdiri dari dua macam yaitu Analog dan Digital. Apa perbedaan dari keduanya? voltmeter yang terpasang secara paralel pada suatu rangkaian dapat dijadikan patokan sebagai cara untuk mengetahui tegangan. Kutub alat ukur ini pun harus searah dengan arus baik kutub positif maupun kutub negatif.

Pada jenis digital, pemasangan terbalik akan terlihat jika muncul angka negatif. Oleh karenanya, pemasangan haruslah sesuai dan benar. Nah, Untuk spesifik perbedaan dari kedua jenis alat ini dapat diketahui sebagai berikut:

• Tegangan DC lebih sulit dinaikkan dibandingkan dengan tegangan AC yang mudah.
• Transmisi dari pembangkit kepada pelanggan lebih mudah listrik AC dibandingkan listrik DC.
• Dari kedua jenis ini, DC merupakan pembangkit listrik yang lebih simpel dan mudah digunakan.
• Terdapat nilai maksimum dan juga minimum untuk arus dan tegangan AC, tidak sama halnya dengan DC yang tidak ada nilai yang dimaksud.

Cara Kerja Voltmeter

Perlu Anda ketahui, voltmeter merupakan sebuah alat ukur yang memiliki prinsip kerja tertentu. Terdapat fluksi magnetik yang mempunyai bentuk seperti gelombang sinus yang mana frekuensinya sama. Fluksi magnetik tersebut nantinya akan memasuki kepingan logam secara paralel. Ada perbedaan fase dari satu fluks dengan yang lainnya. Tegangan tegangan yang menimbulkan arus putar dalam kepingan itu dipengaruhi karena adanya fluks yang bolak-balik.

Untuk Voltmeter jenis digital, angka diskrit adalah gambaran atau aktualisasi dari pengukuran terhadap DC dan juga AC. Angka ini dijadikan sebagai alternatif dari defleksi jarum penunjuk dalam alat ukur jenis analog. Penunjukan yang dilakukan terhadap angka untuk berbagai keperluan justru sangat menguntungkan. Mengapa? berikut adalah alasannya:

• Dapat meminimalisir problem atau kesalahan pembacaan oleh manusia serta interpolasi.
• Mencegah terjadinya kesalahan parataksis.
• Dapat meningkatkan kecepatan pembacaan.
• Dapat dijadikan sebagai pelengkap daripada keluaran yang dalam bentuk digital, yaitu berdasarkan pengolahan dan juga pencatatan selanjutnya.
• Jenis digital adalah jenis yang bisa diteliti dan juga diandalkan, sehingga dapat dipakai untuk berbagai keperluan pengukuran di dalam laboratorium.
• Jenis digital dipercaya bisa bersaing dengan alat-alat analog yang bersifat konvensional. Hal ini disebabkan perkembangan serta penyempurnaan modul rangkaiannya berkurang. Tidak hanya modul, tetapi juga kebutuhan daya, harga, hingga ukuran.
• Karakteristik operasi dan karakteristik khas menunjukkan bahwa kualitas jenis digital lebih unggul.

Berikut adalah spesifikasi yang tidak hanya berlaku pada sebuah instrumen saja, namun, informasi ini diharapkan dapat memberikan gambaran keadaan saat ini.

• Angka rangkuman masukan mulai dari ± 1,000000 V hingga ± 1000, 000 V (Metode pemilihan rangkuman dilakukan secara otomatis dan indikasi beban lebih).
• Ketelitian mutlak tercatat mencapai ± 0,005 persen dari pembacaan yang sudah dilakukan.
• Angka stabilitas untuk jangka pendek sebesar 0,002 persen dari pembacaan (periode 24 jam). Sedangkan untuk jangka panjang sebesar 0,008 persen pembacaan (periode 6 bulan).
• Resolusi untuk 1 bagian dalam 106 yaitu 1 μV bisa dibaca pada rangkuman dari masukan 1 V.
• Karakteristik masukannya yaitu tahanan masukan khas sebesar 10 MΩ dengan kapasitas masukan 40 pF.
• Kalibrasi yang standar (internal) tidak tergantung pada rangkaian ukuran yang mana telah diperoleh dari sumber referensi yang sudah stabil.
• Ada beberapa sinyal keluaran seperti perintah mencetak

Jenis digital masih dikelompokkan lagi ke dalam 4 jenis, yakni, pertama, Voltmeter digital tipe tanjak atau ramp type DVM . Kedua adalah voltmeter jenis digital tipe penggabungan atau intergrasi (integrating DVM). Ketiga adalah jenis digital yang setimbang kontinu atau continuous balance DVM. Yang terakhir yaitu jenis digital dengan pendekatan yang berturut-turut atau successive approximating DVM.

b)Ground

Ground adalah titik yang dianggap sebagai titik kembalinya arus listrik arus searah atau titik kembalinya sinyal bolak balik atau titik patokan (referensi) dari berbagai titik tegangan dan sinyal listrik di dalam rangkaian elektronika.

Dalam Elektronika, ground yang dimaksud adalah ground semu (boleh juga nanti dihubungkan dengan ground sesungguh nya untuk pengamanan terhadap setrum).

Yang dimaksud titik "ground semu" adalah titik tersebut dihubungkan dengan body alat elektronik yang terbuat dari logam sehingga semua komponen di dalamnya tertutupi oleh ground semu itu.

Dengan cara ini jika ada (dan pasti ada) gelombang elektromagnetik dari udara sekitarnya tidak masuk ke alat elektronik kita.

Ground pada elektronik berfungsi sebagai:

1.Sebagai proteksi peralatan elektronik atau instrumentasi sehingga dapat mencegah kerusakan akibat adanya bocor tegangan.

2.Grounding di dunia eletronika berfungsi untuk menetralisir cacat (noise) yang disebabkan baik oleh daya yang kurang baik, ataupun kualitas komponen yang tidak standar.

Simbol Grounding Listrik

Sama seperti kebanyakan istilah dalam dunia kelistrikan sering terdapat simbol yang berbeda beda di tiap negara begitupun juga dengan simbol grounding listrik yang terdapat beberapa yang umum digunakan. Pada peralatan kelistrikan tentunya kita tidak jarang melihat ikon simbol dibawah ini bukan.

Simbol grounding

Kesemuanya adalah sama yaitu sebagai simbol grounding listrik. Fungsi dari simbol ini tentu saja banyak sekali misalnya saat proses gambar teknik instalasi listrik, proses pembangunan gedung, troubleshooting pada saat terjadi kegagalan ataupun maintenance instalasi listrik.

• Bahan yang digunakan:

a)Resistor(Analog Resistor Primitive)

spesifikasi:

-Analog
-Resistance:100 ohm
-Toleransi : +/- 5%

Resistor merupakan salah satu komponen elektronika pasif yang berfungsi untuk membatasi arus yang mengalir pada suatu rangkaian dan berfungsi sebagai teminal antara dua komponen elektronika. Tegangan pada suatu resistor sebanding dengan arus yang melewatinya.

(V = I.R)

Satuan nilai Resistor atau Hambatan adalah Ohm. Nilai Resistor biasanya diwakili dengan kode angka ataupun gelang warna yang terdapat di badan resistor. Hambatan resistor sering disebut juga dengan resistansi atau resistance.

Rumus dari Rangkaian Seri Resistor adalah :

Rtotal = R1 + R2 + R3 + ….. + Rn

Rumus dari Rangkaian Seri Resistor adalah :

1/Rtotal = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ….. + 1/Rn

Berikut adalah macam-macam resistor dan simbolnya

 

b)Lampu LED

Spesifikasi:

-Tegangan : ±2 - 3V
- Arus:±20 mA

Light Emitting Diode atau sering disingkat dengan LED adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju. LED merupakan keluarga Dioda yang terbuat dari bahan semikonduktor. Warna-warna Cahaya yang dipancarkan oleh LED tergantung pada jenis bahan semikonduktor yang dipergunakannya. LED juga dapat memancarkan sinar inframerah yang tidak tampak oleh mata seperti yang sering kita jumpai pada Remote Control TV ataupun Remote Control perangkat elektronik lainnya.

Cara kerjanya pun hampir sama dengan Dioda yang memiliki dua kutub yaitu kutub Positif (P) dan Kutub Negatif (N). LED hanya akan memancarkan cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias forward) dari Anoda menuju ke Katoda.

LED terdiri dari sebuah chip semikonduktor yang di doping sehingga menciptakan junction P dan N. Yang dimaksud dengan proses doping dalam semikonduktor adalah proses untuk menambahkan ketidakmurnian (impurity) pada semikonduktor yang murni sehingga menghasilkan karakteristik kelistrikan yang diinginkan. Ketika LED dialiri tegangan maju atau bias forward yaitu dari Anoda (P) menuju ke Katoda (K), Kelebihan Elektron pada N-Type material akan berpindah ke wilayah yang kelebihan Hole (lubang) yaitu wilayah yang bermuatan positif (P-Type material). Saat Elektron berjumpa dengan Hole akan melepaskan photon dan memancarkan cahaya monokromatik (satu warna).

LED atau Light Emitting Diode yang memancarkan cahaya ketika dialiri tegangan maju ini juga dapat digolongkan sebagai Transduser yang dapat mengubah Energi Listrik menjadi Energi Cahaya.

c)Dioda(Generic Light Imiting Diode)

Dioda adalah komponen elektronika yang terdiri dari dua kutub dan berfungsi menyearahkan arus. Komponen ini terdiri dari penggabungan dua semikonduktor yang masing-masing diberi doping (penambahan material) yang berbeda, dan tambahan material konduktor untuk mengalirkan listrik.

Dalam ilmu fisika dioda digunakan untuk penyeimbang arah rangkaian elektronika. Elektronika memiliki dua terminal yaitu anoda berarti positif dan katoda berarti negatif. Prinsip kerja dari anode berdasarkan teknologi pertemuan positif dan negative semikonduktor. Sehingga anode dapat menghantarkan arus litrik dari anoda menuju katoda, tetapi tika sebaliknya katoda ke anoda.

Dioda digambarkan seperti sebuah switch/saklar dimana saklar tersebut hanya akan bekerja di beri tegangan atau arah arus sesuai dengan polaritas kaki ioda itu sendiri. Pada arah bias maju, bias kaki anoda diberikan tegangan (+) dan tegangan (-) pada katoda maka dioda akan dapat mengalirkan arus pada satu arah. Sedangkan pada arah arus mundur bias dimana kaki anoda diberi tegangan (-) dan tegangan (+) pada katoda maka saklar menjadi terbuka atau saklar OFF.

d)Alternator

Alternator merupakan salah satu komponen-komponen sistem pengisian kendaraan. Alternator memiliki peran yang sangat penting pada sistem pengisian yaitu untuk menghasilkan tegangan dan arus listrik yang nantinya digunakan untuk mengisi (mencharger) baterai (aki/ accu).

Alternator berfungsi untuk merubah energi mekanik (gerak) menjadi energi listrik. Listrik yang dihasilkan oleh alternator berbentuk listrik AC (bolak-balik). Untuk merubah arus AC menjadi DC, maka pada alternator dilengkapi komponen penyearah arus yaitu diode (rectifier). Diode ini menjadi satu di dalam alternator.

Selain diode, komponen-komponen alternator lainnya adalah rotor coil, stator coil (field coil), kipas pendingin alternator, bearing, slip ring, puli, sikat (brush), shaft dan rangka.

Prinsip kerja alternator

Bila sebuah konduktor (penghantar) diletakkan diantara magnet yang memiliki kutub yang berbeda. Kemudian konduktor tersebut diputar sehingga memotong garis gaya magnet yang ditimbulkan oleh kedua magnet tersebut. Maka akan timbul induksi elektromagnetik sehingga akan menghasilkan arus listrik pada ujung konduktor tersebut. Arus listrik yang dihasilkan oleh konduktor tersebut akan bersifat arus bolak-balik karena arah arus yang dihasilkan berubah-ubah arahnya. Pada posisi satu (pada gambar diatas) arah arus menuju ke arah huruf A sedangkan pada saat posisi tiga (pada gambar diatas) arah arus menuju huruf B.

Hal tersebut diterapkan juga pada alternator, dimana pada alternator terdapat kumparan yang diam (stator coil) dan kumparan yang bergerak (rotor coil). Pada saat kunci kontak On maka rotor coil akan dialiri arus listrik sehingga pada rotor coil akan timbul kemagnetan. Pada saat mesin dihidupkan maka puli alternator juga ikut berputar (putaran puli alternator diputarkan oleh puli poros engkol melalui v-belt) dan akan memutar rotor coil.

Di dalam rotor coil terdapat komponen penghantar yaitu stator coil (kumparan yang diam) sehingga ketika rotor coil berputar, akibatnya medan magnet yang dibentuk oleh rotor coil akan dipotong oleh stator coil sehingga pada stator coil akan timbul induksi elektromagnetik.

Akibat dari induksi elektromagnetik yang terjadi, maka akan menghasilkan arus listrik pada kumparan stator coil. Arus listrik yang dihasilkan ini akan bersifat arus AC (bolak-balik). Arus bolak balik yang dihasilkan oleh stator coil ini nantinya akan dirubah menjadi arus searah oleh diode (rectifier).

Pada alternator terdapat empat buah terminal yaitu terminal B, E, F dan terminal N. Terminal B merupakan terminal output tegangan alternator yang nantinya dihubungkan ke baterai untuk pengisian arus dan juga dihubungkan ke terminal B regulator untuk mengatur arus pengisian.

Terminal F alternator berhubungan dengan sikat positif dan rotor coil, serta terhubung dengan terminal F regulator.

Terminal N alternator terhubung dengan netral stator coil, serta terhubung dengan terminal N regulator.

Sedangkan terminal E alternator terhubung dengan sikat negatif dan rotor coil, serta terhubung dengan terminal E regulator. Terminal E juga dihubungkan dengan bodi atau rangka alternator yang nantinya bodi alternator dihubungkan dengan terminal negatif baterai (aki/ accu).

e)Speaker

SPEAKER ADALAH SEBUAH PERANGKAT KERAS ATAU HARDWARE YANG MERUBAH SINYAL ELEKTRIK ATAU LISTRIK MENJADI FREKUENSI SUARA DENGAN JALAN MEMBERIKAN GETARAN PADA KOMPONENNYA YANG BERUPA MEMBRAN. MEMBRAN DALAM SPEAKER TERSEBUT AKAN MEMBERIKAN GETARAN PADA UDARA AGAR TERJADI GELOMBANG AUDIO ATAU SUARA YANG AKHIRNYA BISA DITANGKAP OLEH TELINGA MANUSIA.

SPEAKER ATAU PENGERAS SUARA MEMILIKI FUNGSI UNTUK MERUBAH GELOMBANG ELEKTRIK ATAU LISTRIK MENJADI AUDIO ATAU GELOMBANG SUARA. FUNGSI TERSEBUT BISA BERJALAN NORMAL SELAMA KOMPONEN-KOMPONEN DI DALAMNYA BEKERJA DENGAN BAIK DAN SEBAGAIMANA MESTINYA.

DI DALAM SPEAKER TERSUSUN KOMPONEN-KOMPONEN SEBAGAI BERIKUT:

CONUS, YANG BERPERAN DALAM MENGHASILKAN GELOMBANG SEBAGAI AKIBAT DARI GERAKAN UDARA SEKITAR DAN DISEBABKAN OLEH GERAKAN DARI KUMPARAN. GELOMBANG INILAH YANG DISEBUT DENGAN BUNYI.
MEMBRAN, FUNGSINYA UNTUK MENERIMA GAYA INDUKSI YANG BERASAL DARI MAGNET AGAR BISA MENGHASILKAN SUARA DARI GETARAN TERSEBUT.
MAGNET, MEMBERIKAN INDUKSI PADA MAGNET AGAR BISA MENGHASILKAN SEBUAH MEDAN MAGNET.KUMPARAN, YANG FUNGSINYA ADALAH UNTUK MENGALIRKAN GERAKAN KE CONUS.

PRINSIP KERJA

Pada gambar diatas, dapat kita lihat bahwa pada dasarnya Speaker terdiri dari beberapa komponen utama yaitu Cone, Suspension, Magnet Permanen, Voice Coil dan juga Kerangka Speaker.

Dalam rangka menterjemahkan sinyal listrik menjadi suara yang dapat didengar, Speaker memiliki komponen Elektromagnetik yang terdiri dari Kumparan yang disebut dengan Voice Coil untuk membangkitkan medan magnet dan berinteraksi dengan Magnet Permanen sehingga menggerakan Cone Speaker maju dan mundur. Voice Coil adalah bagian yang bergerak sedangkan Magnet Permanen adalah bagian Speaker yang tetap pada posisinya. Sinyal listrik yang melewati Voice Coil akan menyebabkan arah medan magnet berubah secara cepat sehingga terjadi gerakan “tarik” dan “tolak” dengan Magnet Permanen. Dengan demikian, terjadilah getaran yang maju dan mundur pada Cone Speaker.

Cone adalah komponen utama Speaker yang bergerak. Pada prinsipnya, semakin besarnya Cone semakin besar pula permukaan yang dapat menggerakan udara sehingga suara yang dihasilkan Speaker juga akan semakin besar.

Suspension yang terdapat dalam Speaker berfungsi untuk menarik Cone ke posisi semulanya setelah bergerak maju dan mundur. Suspension juga berfungsi sebagai pemegang Cone dan Voice Coil. Kekakuan (rigidity), komposisi dan desain Suspension sangat mempengaruhi kualitas suara Speaker itu sendiri.

f) Regulator Tegangan(IC 7805)

IC Pengatur Tegangan DC (DC Voltage Regulator) yang kita pakai pada simulasi kali ini adalah IC jenis Pengatur Tegangan Tetap (Fixed Voltage Regulator). Pengatur tegangan jenis 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.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).

IC 7805 sebagai IC pengatur tegangan terintegrasi, IC 7805 merupakan anggota dari seri 78XX. Adapun XX pada seri 78XX menunjukkan tegangan output yang disediakannya, dengan kata lain IC 7805 menujukkan tegangan ouput sebesar +5 V.
Beberapa fitur penting dari IC 7805 adalah sebagai berikut:

• IC 7805 dapat menyediakan hingga 1,5 Ampere saat ini (dengan pendingin).
• Memiliki fitur pembatas arus internal dan penutupan termal.
• Membutuhkan komponen eksternal minimum untuk bekerja maksimal.

Gambar Jenis Paket IC 7805

Diagram Pin IC 7805 Regulator Tegangan

Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, IC 7805 adalah perangkat tiga terminal dengan tiga pin yaitu 1. INPUT, 2. GROUND dan 3. OUTPUT. Gambar berikut menunjukkan pin pada IC 7805 dalam Paket To-220.

Detail Pin IC 7805

1. Input : Berfungsi sebagai input tegangan (7V-35V). Pin 1 adalah Pin INPUT. Tegangan positif yang tidak diregulasi diberikan sebagai input ke pin ini.

2. Ground : Berfungsi sebagai ground (0V). Pin 2 adalah Pin GROUND. Biasa untuk Input dan Output.

3. Output : Berfungsi sebagai pengatur output (4.8V-5.2V). Pin 3 adalah Pin OUTPUT. Output yang diatur 5V diambil pada pin IC ini.

Jika kamu perhatikan, ada perbedaan yang signifikan antara tegangan input & tegangan output pada IC regulator tegangan.

Perbedaan antara tegangan input dan output dilepaskan sebagai panas, dengan kata lain semakin besar perbedaan antara tegangan input dan output, semakin banyak panas yang dihasilkan.

Jika regulator tidak memiliki pendingin untuk menghilangkan panas ini, maka IC bisa rusak dan tidak berfungsi. Oleh karena itu, disarankan untuk membatasi tegangan hingga maksimum 2-3 volt di atas tegangan output.

Jadi, kita sekarang memiliki 2 opsi. Apakah tegangan input yang masuk ke regulator pada desain rangkaian dibatasi antara 2-3 volt di atas tegangan output atau menempatkan heatsink/pendingin yang sesuai, yang secara efisien dapat membuang panas.

g)Kapasitor

Spesifikasi:1uF

Satuan kapasitas yang digunakan biasanya pikoFarad hingga NanoFarad (nF). Dengan tegangan kerja maksimal dari 25 Volt hingga 100 volt. Akan tetapi juga terdapat hingga ribuan volt.

Secara umum pembacaan nilai kapasitor (104J) : 10 * 10^4 pF = 10^5 pF = 100nF; toleransi (J : 5%) = ± 95nF sampai 105nF.

Kapasitor adalah komponen elektronika pasif yang dapat menyimpan muatan listrik dalam waktu sementara.
Cara menghitung nilai resistansi resistor dengan gelang warna :
1. Masukan angka langsung dari kode warna gelang pertama.
2. Masukan angka langsung dari kode warna gelang kedua.
3. Masukan angka langsung dari kode warna gelang ketiga.
4. Masukkan jumlah nol dari kode warna gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10^n).
5. Gelang terakhir merupakan nilai toleransi dari resistor.

h)Potentiometer

Spesifikasi:

Resistansi = 10 K Ohm
Toleransi resistensi = ± 5%
Suhu kerja = -55 ° _-+ 125 °
Rotasi Life = 10,000,000 Shaft
Mekanik Perjalanan = 360 ° + 10 °-0 °

Potensiometer (POT) adalah salah satu jenis Resistor yang Nilai Resistansinya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan Rangkaian Elektronika ataupun kebutuhan pemakainya. Potensiometer merupakan Keluarga Resistor yang tergolong dalam Kategori Variable Resistor. Secara struktur, Potensiometer terdiri dari 3 kaki Terminal dengan sebuah shaft atau tuas yang berfungsi sebagai pengaturnya.Struktur Potensiometer beserta Bentuk dan Simbolnya

Pada dasarnya bagian-bagian penting dalam Komponen Potensiometer adalah :1.Penyapu atau disebut juga dengan Wiper
2.Element Resistif
3.Terminal

Prinsip Kerja (Cara Kerja) Potensiometer

Sebuah Potensiometer (POT) terdiri dari sebuah elemen resistif yang membentuk jalur (track) dengan terminal di kedua ujungnya. Sedangkan terminal lainnya (biasanya berada di tengah) adalah Penyapu (Wiper) yang dipergunakan untuk menentukan pergerakan pada jalur elemen resistif (Resistive). Pergerakan Penyapu (Wiper) pada Jalur Elemen Resistif inilah yang mengatur naik-turunnya Nilai Resistansi sebuah Potensiometer.

Elemen Resistif pada Potensiometer umumnya terbuat dari bahan campuran Metal (logam) dan Keramik ataupun Bahan Karbon (Carbon).

Berdasarkan Track (jalur) elemen resistif-nya, Potensiometer dapat digolongkan menjadi 2 jenis yaitu Potensiometer Linear (Linear Potentiometer) dan Potensiometer Logaritmik (Logarithmic Potentiometer).Fungsi-fungsi Potensiometer

Dengan kemampuan yang dapat mengubah resistansi atau hambatan, Potensiometer sering digunakan dalam rangkaian atau peralatan Elektronika dengan fungsi-fungsi sebagai berikut :

1. Sebagai pengatur Volume pada berbagai peralatan Audio/Video seperti Amplifier, Tape Mobil, DVD Player.
2. Sebagai Pengatur Tegangan pada Rangkaian Power Supply
3. Sebagai Pembagi Tegangan
4. Aplikasi Switch TRIAC
5. Digunakan sebagai Joystick pada Tranduser
6. Sebagai Pengendali Level Sinyal

i) transformer 2 primer 2 sekuder 

 

transformer merupakan alat elektronika yang berfungsi untuk menaikkan atau menurunkan tegangan tanpa menurunkan daya yang digunakan. perubahan ini disebabkan oleh adanya induksi pada inti trafo. 

3.Dasar Teori[Kembali]

Sensor LVDT

Sensor Linear Variable Differential Transformers (LVDT) adalah suatu sensor yang bekerja berdasarkan prinsip trafo diferensial dengan gandengan variabel antara gandengan variabel antara kumparan primer dan kumparan sekunder. Sensor linear variabel diferential transformer (LVDT) merupakan sensor yang dapat membaca tekanan atau perubahan melalui pergerakan atau perubahan posisi inti magnet. Prinsip ini pertama kali digunakan pada tahun 1940-an. Pada saat ini LVDT digunakan sebagai sensor jarak, sensor sudut, dan sensor mekanik lainnya. Namun saat ini lebih sering digunakan sebagai sensor jarak.

Sensor ini umumnya terdiri dari sebuah kumparan primer, dua kumpara sekunder, dan inti yang dapat bergerak. Kedua kumparan sekunder akan terpasang secara seri dan inti itu sendiri terbuat dari bahan feromagnetik.Bisa dikatakan bahwa sensor ini memungkinkan inti dapat naik turun secara bebas pada pengooperasian nya.
Struktur Internal LVDT:

Gambar 9.Struktur Internal LVDT

• Dua lilitan skunder kiri dan kanan dipisahkan oleh sebuah lilitan primer yang menjadi pusatnya dan jarak lilitan primer ke masing-masing lilitan sekunder adalah simetris
• Core adalah elemen yang bergerak pada LVDT, berbentuk pipa yang terpisah yang terbuat dari bahan yang memiliki permeabilitas magnetik. Core bebas bergerak secara aksial terhadap coil dan secara mekanik dikopelkan pada objek yang akan diukur posisinya.
• Pipa yang digunakan terbuat dari bahan non feromagnetik, kemudian kedua kumparan tersebut dihubungkan dengan seri dalam jumlah lilitan yang sama tapi secara berlawanan.
• Coil adalah lilitankan pada satu potong bentuk cekungan yang terbuat dari polymer bertulang kaca yang memiliki kestabilan suhu tinggi.
• Diamankan dalam sebuah rumahan silinder yang terbuat dari stainless stell.

Dalam aplikasinya, output terhubung dalam bentuk yang berlawanan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar .tegangan output individu sekunder v1 dan v2 pada posisi nol diilustrasikan pada Gambar . Namun, dalam hubungan yang berlawanan, setiap perpindahan dalam posisi inti x dari titik nol menyebabkan amplitudo output tegangan dan perbedaan fasa α berubah. Bentuk gelombang keluaran v berhubungan dengan posisi inti ditunjukkan pada Gambar. Ketika inti diposisikan di tengah, ada dalam pasangan yang sama antara gulungan primer dan sekunder, sehingga memberikan titik nol atau titik referensi dari sensor. Selama inti tetap dekat pusat pengaturan kumparan, output sangat linier. Rentang linier transformator diferensial komersial jelas ditentukan, dan perangkat jarang digunakan di luar rentang linier ini.

Prinsip Kerja LVDT

Inti berada di tengah-tengah maka :
Flux S1 = S2

Tegangan induksi E1 = E2
Enetto = 0

Inti bergerak ke arah S1 maka :
Flux S1 > S2

tegangan induksi E1 > E2,
Enetto = E1 - E2

Inti bergerak ke arah S2 maka :
Flux S1 < S2

Tegangan induksi E1 < E2
Enetto = E2 – E1

Sensor LVDT adalah suatu sensor yang bekerja berdasarkan prinsip trafo diferensial dengan gandengan variabel antara kumparan primer dan kumparan sekunder. Prinsip ini pertama kali dikemukakan oleh Schaevits pada tahun 1940-an.Pada masa sekarang sensor LVDT telah secara luas diunakan. Pada aplikasinya LVDT dapat digunakan sebagai sensor jarak, sensor sudut, dan sensor mekanik lainnya.Untuk kali ini sensor ini diaplikasikan sebagai sensor jarak. Suatu LVDT pada dasarnya terdiri dari sebuah kumparan primer, dua buah kumparan sekunder dan inti dari bahan feromagnetik. Kumparan-kumparan tersebut dililitkan pada suatu selongsong, sedangkan inti besi ditempatkan didalam rongga selongsong tersebut. Selongsong ini terbuat dari bahan non-magnetik. Kumparan primer dililitkan ditengah selongsong, sedangkan kedua kumparan sekunder dililitkan disetiap sisi kumparan primer. Kedua kumparan sekunder ini dihubungkan seri secara berlawanan dengan jumlah lilitan yang sama.

Secara skematik LVDT dapat digambarkan seperti pada Gambar di atas Pada ujung-ujung kumparan primer diberikan tegangan eksitasi yang berupa sinyal yang dihasilkan oleh oscilator Keluaran dari sensor ini diambil dari ujung-ujung kumparan sekunder. Besar tegangan keluaran LVDT bergantung kepada posisi inti. Pada saat posisi inti. Pada saat posisi inti besi ditengah, GGL yang diinduksi oleh kumparan sekunder 1 dan 2 sama besar. Tetapi karena kedua kumparan sekunder dihubungkan seri secara berlawanan maka tegangan keluaran akan sama dengan nol. Jika inti besi kita geser kearah kiri maka kumparan sekunder 1 akan mendapat rapat fluks yang lebih tinggi dibandingkan dengan kumparan sekunder 2. Akibatnya GGl induksi pada kumparan sekunder 1 akan lebih besar daripada kumparan sekunder 2. Tegangan keluaran yang dihasilkan merupakan selisih tegangan kedua kumparan sekunder. Hubungan antara tegagan keluaran dan pergesaran inti LVDT adalah linier pada selang jarak tertentu. Hubungan antara tegangan keluaran U dengan posisi inti besi x linier saat inti berada ditengah selongsong, dan tidak linier saat inti berada di pinggirpinggir selongsong. LVDT dapat digunakan untuk mengukur pergeseran/perubahan jarak. Untuk keperluan ini kita hubungkan pegangan inti LVDT ke bagian yang akan diukur pergerakannya.

Pengaplikasian Sensor LVDT:

Sensor level fluida : yaitu digunakan untuk menentukan posisi atau ketinggian permukaan suatu zat cair. biasanya digunakan pada sensor pendeteksi banjir atau pengukur ketinggian permukaan air sungai. berikut bentuk sensor LVDT pada sensor pengkur level fluida:

2. Sensor perpindahan induktif : yaitu sensor yang digunakan untuk menentukan perpindahan induktif.sensor ini dipilih karena keandalannya dalam kondisi yang relatif keras. Karena mereka memberikan kualitas sinyal yang tinggi, stabilitas suhu, ketahanan terhadap guncangan dan getaran, contohnya :

Kelebihan dan kekurangan sensor LVDT

Kelebihan

• Bebas Gesekan.Pada sensor LVDT memungkinkan inti bergerak tanpa gesekan atau tidak bersentuhan dengan kumparan LVDT sehingga tidak ada gesekan. Fitur ini memungkinkan pada pengujian bahan, pengukuran getaran perpindahan dan resolusi yang tinggi.
• Resolusi Tak Terbatas.
• Sensor LVDT mempunyai resolusi takterbatas. Sensor ini hanya dibatasi oleh kebisingan di sinyal kondisioner dan output resolusi layar.
• Masa Jangka Yang Tak Terbatas.
• Karena tidak ada kontak langsung antara inti dan kumparan maka tidak ada aus atau bergesekan. aplikasi ini sangat berguna pada aplikasi pesawat tebang, satelit dan kendaraan luar angkasa.
• Tahan Kerusakan Overtravel.
• inti dari LVDT memungkinkan untuk lulus sepenuhnya melalui sensor perakitan koil tanpa menyebabkan kerusakan.
• Respon Cepat dan Dinamis.
• karena tidak adanya gesekan selama operasi memungkinkan sensor LVDT untuk merespn secara sangat cepat terhadap posisi inti terhadap kumparan.
• Output Bersifat Absolut.
• jika terjadi kehilangan daya secara mendadak pada sensor, maka data posisi yang dikirim dari sensor tidak akan hilang.

Kekurangan LVDT 

• harga sensor itu sendiri relatif mahal. oleh sebab itu untuk menggunakan sensor ini membutuhkan biaya yang lumayan menguras keuangan dibandingkan dengan sensor sejenis lainnya.

4.Percobaan[Kembali]

a)Procedur percobaan:

Langkah-langkah percobaan:

1.Siapkan semua alat dan bahan yang diperlukan.

\

2.Kemudian masukkan semua alat dan bahan tersebut kedalam lembar kerja untuk persiapan merangkai.Setelah itu,atur posisi alat atau device yang akan digunakan.Selanjutnya,hubungkan tiap alat atau device yang digunakan sehingga menjadi terhubung satu sama lain.

3.Selanjutnya jalankan simulasi dengan meng-klik logo play di sudut kiri bawah.

Dapat dilihat dari gambar diatas bahwasannya saat simulasi dijalankan lampu LED dan speaker menyala yang menandakan bahwa rangkaian kita berhasil.

Rangkaian simulasi[Kembali]

Prinsip kerja[Kembali]

KONDISI 1:
Pada saat potensio menunjukan 100% ( artinya jarak permukaan air dan pinggiran sungai masih 100% dari jarak normal), maka arus yang dihasilkan minimum karena hambatan pada potensi maksimum. Sehingga tegangan suplay hanya dapat menghidupkan LED berwarna biru yang artinya ketinggian air dalam keadaan sangat aman dan tidak berpotensi banjir.
simulasinya sebagai berikut:

Gambar 17.Rangkaian LVDT kondisi 2

KONDISI 2:
Pada saat potensio bernilai 70% (yang artinya jarak permukaan air dan pinggiran sungai adalah 70% dari jarak normal), maka arus yang dihasilkan yaitu sebesar Vsumber/70% hambatan potensio. Sehingga arus yang dihasilkan sudah dapat menhidupkan LED berwarna biru dan hijau yang artinya sedikit berpotensi banjir namun masih dalam tahap aman.
Berikut simulasinya:

Gambar 18. Rangkaian LVDT kondisi 3

KONDISI 3:
pada saat potensio telah bergeser ke 25% (yang artinya jarak permukaan air dan pinggiran sungai adalah 25% dari jarak normal) maka arus yang dihasilkan yaitu sebesar Vsumber/25% hambatan potensio. Sehingga arus yang dihasilkan sudah dapat menhidupkan LED berwarna biru, hijau, dan kuning yang artinya sudah berpotensi banjir dalam status siaga banjir.
Berikut simulasinya:

Gambar 19.Rangkaian LVDT kondisi 4

KONDISI 4:
pada saat potensio telah bergeser ke 5% (yang artinya jarak permukaan air dan pinggiran sungai adalah 5% dari jarak normal) maka arus yang dihasilkan yaitu sebesar Vsumber/5% hambatan potensio (hampir maksimum). Sehingga arus yang dihasilkan sudah dapat menhidupkansemua LED yang artinya sudah sangat berpotensi banjir dalam status darurat banjir.
Berikut simulasinya:

Gambar 20.Rangkain simulasi LVDT

Berdasarkan 4 kondisi di atas dapat kita simpulkan bahwa nilai potensio yang diasumsikan persentase jarak normal permukaan air sungai dengan pinggir sungai berbanding terbalik dengan arus yang menginduksi pada kumparan. arus yang telah disearahkan oleh jembatan penyearah, disimpan pada kapasitor dan dialirkan ke LED melalui dioda. Dioda tersebut dipasang reverse bias agar berfungsi sebagai swich. jika tegangan tidak mencapai tegangan batas maka tidak akan dilewatkan untuk menghidupkan dioda.Sehingga ketika jarak permukaan air dengan pinggir sungai semakin dekat maka tegangan yang dihasilkan semakin besar dan semakin banyak LED yang hidup.
Begitu juga dengan speakernya. Speaker akar berbunyi sesuai tegangan yang diberikan seirama dengan LED.

Pada rangkaian ini arus ac akan mengalir menuju potensio meter saat nilai ptensiometer 100% maka semua arus akan mengalir ke ground. Sehingga tidak terjadi induksi arus yang mengalir pada rangkaian adalah arus ic 7812 yang hanya dapat menghidupkan led biru, saat nilai potensio digeser menjadi 75% maka akan ada arus yang melewati potensio dan menuju trafo disini akan terjadi induksi sehingga tegangan yang mengalir pata rangkaian akan bertambah. Namun dengan terlebih dahulu tegangan yang terbentuk akibat induksi tadi akan di searahkan oleh jembatan dioda. sehingga tegangan tersebut dapat menghidupkan led hijau.

Semakin rendah nilai persentase potensiometer maka akan semakin tinggi tegangan yang dihasilkan oleh rangkaian sehingga akan dapat menghidupkan led lainnya karena nilai induksi yang dihasilkan juga bertambah.

Perlu diperhatikan bahwa semakin kecil nilai yang ditunjukkan potensio meter maka nilai arus yang menuju trafo akan semakin besar, karena arus primer besat maka induksi yang dihasilkan juga besar, sehingga dapat menambah tegangan yang dihasilkan oleh ic 7812. Karena tegangan bertambah maka jumlah led yang menyala juga akan bertambah.

Video simulasi[Kembali]

Link Download[Kembali]

File Rangkaian KLIK DISINI

File Datasheet LVDT KLIK DISINI

File html KLIK DISINI

File Video rangkaian KLIK DISINI

[Menuju Awal]