Kata pengantar

PEMBUATAN ADAPTOR DAN ANALISANYA
Oleh:
FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO
UNIVERSITAS JEMBER
2008
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Peralatan kecil
portabel
kebanyakan
menggunakan baterai
sebagai
sumber dayanya, namun sebagian besar peralatan menggunakan sumber daya
AC 220 volt - 50Hz. Di dalam peralatan tersebut terdapat rangkaian yang
sering disebut sebagai adaptor atau penyearah yang mengubah sumber AC
menjadi DC.
Bagian terpenting dari adaptor adalah berfungsinya diode
sebagai penyearah (rectifier).
Untuk peralatan elektronika yang di dalamnya tidak tersedia adaptor ,maka
diperlukan suatu alat yang bisa mensuplay sumber DC.Sumber energi tegangan
DC dapat dihasilkan dari baterai dan accu. Namun, kedua sumber ini jika
digunakan terus-menerus akan habis dan perlu dilakukan pengisian ulang. Oleh
sebab itu, diperlukan suatu alat yang lebih efekitif dan efisien. Adaptor adalah alat
yang mampu merubah tegangan AC menjadi DC. Dengan bersumber dari
tegangan AC, alat ini mampu untuk menghasilkan tegangan output yang hampir
mendekati tegangan DC. Komponen rectifier, filter dan regulator yang adalah
kunci dari alat ini.
Pada laporan ini akan dibahas mengenai bagaimana proses kerja dari
sebuah adaptor ,mulai dari tahap perubahan AC menjadi DC pada recatifier yang
mendapat suplay arus AC dari penurun tegangan trafo hingga tahap filter yang
fungsinya untuk mengurangi riffle faktor sehingga DC yang dihasilkan mendekati
DC dalam keadaan ideal.
1.2 Landasan Teori
A. Listrik arus bolak-balik (AC=Alternating Current).
Listrik arus bolak-balik ini dihasilkan oleh sumber pembangkit
tegangan listrik yang dinamakan Generator Arus Bolak-balik yang terdapat
pada pusat-pusat pembangkit tenaga listrik.Pada umumnya tegangan listrik
yang dipergunakan untuk keperluan umum sudah distandarisasi secara
nasional yaitu 110V dan 220V/AC dengan frekuensi sebesar 50Hz dan
60Hz.
B. Listrik arus searah (DC=Direct Current).
Sumber arus DC biasanya didapatkan dari battery atau akumulator
(accu). Kalau kita perhatikan lampu penerangan yang terdapat pada
kendaraan bermotor, sumber listriknya tidak lain berasal dari battery atau
akumulator (accu). Selain itu,Listrik arus searah juga dapat dihasilkan
dengan cara merubah arus bolak-balik (AC) menjadi arus searah (DC)
dengan menggunakan suatu alat yang disebut power supply atau adaptor.
Dengan sebuah adaptor kita juga bisa menurunkan tegangan sesuai dengan
yang kita kehendaki
1.3.Rumusan masalah
1. Bagaimana proses perubahan arus AC menjadi DC ?
2. Bagaimana pengaruh filter terhadap arus keluaran pada adaptor ?
3. Bagaimana cara kerja dari tiap blok pada suatu adaptor?
1.4.Tujuan
1. Untuk menjelaskan cara merubah tegangan AC menjadi DC
menggunakan adaptor
2. Untuk mendapatkan komponen serta besarannya yang baik untuk
menghasilkan tegangan yang mendekati tegangan DC
3. Untuk mengetahui fungsi dari setiap blok pada rangkaian adaptor.
1.5 Alat dan Bahan
Alat :
1. Solder
2. Solder Pump
3. Multi meter
Bahan :
1.
Trafo Step down(1 ampere):3v, 4.5v, 6v, 7.5v, 9v, 12v
2.
4 Diode: 1N4002
3.
Resistor :22o Ω ,1000 Ω & 820 Ω
4.
Kapasitor : 1000 µF & 500µF
5.
LED
6.
Trafo Step down(1 ampere):3v, 4.5v, 6v, 7.5v, 9v, 12v
7.
Saklar Rotary 6 posisi
8.
Kabel
9.
Saklar
10. Jepit Buaya
11. Timah
12. PCB
1.6 Gambar Rangkaian
OSILOSCOP
CT 12 V
BAB 2 PEMBAHASAN
Adaptor adalah alat yang mampu merubah tegangan AC menjadi DC. Blok
diagram adaptor seperti ditunjukkan pada gambar di bawah ini
A
C
STEP
DOWN
Rectifier
penyearah
Filter
penyaring
STEP
DOWN
D
C
Dalam percobaan kali ini,rangkaian hanya dibagi menjadi tiga bagian: penurun
tegangan (trafo step-down), penyearah (rectifier) dan filter.
A. Penurun tegangan
220 Volt AC adalah tegangan yang besar sedangkan untuk peralatan
elektronika lebih banyak menggunakan tegangan 3 – 12 volt. Oleh karena itu,
diperlukan trafo step down sebagai penurun tegangan. Dalam percobaan ini, trafo
yang digunakan adalah trafo CT dengan konfigurasi arus sebesar 1A. Tegangan
output yang dihasilkan adalah 12 volt.
B. Penyearah
CT 12 V
A
D2
D1
B
D4
D3
Penyearah gelombang penuh (fullwave) model jembatan seperti rangkaian di
atas memerlukan empat buah diode. Dua diode akan berkondusi saat isyarat
positif dan dua diode akan berkonduksi saat isyarat negatif.
Seperti ditunjukkan pada gambar, bagian masukan AC 12 volt (titik A)
dihubungkan pada sambungan D1-D2 dan bagian CT (titik B) dihubungkan pada
sambungan D3-D4. Katode D1 dan D3 dihubungkan dengan keluaran positif dan
anode D2 dan D4 dihubungkan dengan keluaran negative. Misalkan pada titik A
bernilai positif, maka diode D1 akan berpanjar maju (forward bias) dan D2 akan
berpanjar mundur (reverse bias). Pada sambungan bawah D4 berpanjar maju
(forward bias) dan D3 berpanjar mundur (reverse bias). Pada keadaan ini elektron
akan mengalir dari titik A melalui D4 ke beban, melalui D1 dan kembali menuju
titik B.
Pada setengah periode berikutnya titik A menjadi negatif dan titik B menjadi
positif. Pada kondisi ini D2 dan D3 akan berpanjar maju (forward bias)
sedangkan D1 dan D4 akan berpanjar mundur (reverse bias). Aliran arus dimulai
dari titik B melalui D3, ke beban, melalui D2 dan kembali menuju titik A.
→
Perhitungan
Tegangan rata-rata dari tegangan output
Vdc = ( 2 x 1.414 x Veff ) / 3.14
= ( 2 x 1.414 x 12 ) / 3.14
= 10.80 volt
Arus rata-rata dari arus output
Idc
= ( 2 x 1.41 x Ieff ) / 3.14
= ( 2 x 1.41 x 1 ) / 3.14
= 0.89 A
Daya Output
Pdc = Vdc x Idc
= 10.8 V x 0.89 A
= 9.61 W
Tegangan output (Vac)
Vrms = Veff
= 12 V
Arus output (Iac)
Irms = Ieff
= 1A
Daya Output
Prms = Vrms x Irms
= 12 V x 1 A
= 12 W
Ratio of Rectifiertion
Efisiensi = 81 %
Ripple Factor
Rf
= 48 %
Pengukuran
Vdc = 10.57 V
Dari hasil pengukuran, terdapat selisih 0.23 V dari hasil perhitungan.
Sedangkan yang menjadi acuan adalah 12 V. Hal ini terjadi karena tidak adanya
regulator voltage pada rangkaian yang dipakai. Regulator Voltage berfungsi untuk
menstabilkan tegangan yang melaluinya dengan syarat tegangan yang melaluinya
lebih besar dari tegangan regulator yang diinginkan. Contohnya, jika kita
menginginkan tegangan stabil pada 12 V maka tegangan yang melalui regulator
voltage harus lebih besar dari 12 V.
C. Filter
Pada prinsipnya yang diinginkan pada keluaran penyearah adalah hanya
komponen DC, maka perlu adanya penyaringan untuk membuang komponen AC.
Secara praktis kita dapat memasang sebuah kapasitor besar pada kaki-kaki beban,
karena kapasitor dapat bersifat hubung terbuka untuk komponen DC dan
mempunyai impedansi yang rendah untuk komponen AC. Berdasarkan jenis
komponen yang digunakan, tapis penyearah dapatdikelompokkan menjadi dua.
Kelompok pertama dilakukan dengan memasang kapasitor atau disebut sebagai
tapis kapasitor atau tapis masukan-C. Kelompok lain dilakukan dengan memasang
induktor atau kumparan disebut sebagai tapis induktif atau tapis masukan-L.
Keluaran tapis-C biasanya mengalami penurunan saat beban meninggi. Sedangkan
tapis-L cenderung mempertahankan keluaran pada harga yang relatif konstan.
Namun demikian tegangan keluaran tapis-L relatif lebih rendah dibandingkan
tapis-C.
Tapis kapasitor sangat efektif digunakan untuk mengurangi komponen AC pada
keluaran penyearah. Keluaran masih ditarik dari puncak v1 (atau v2) saat v1 (atau
v2) mencapai harga tegangan ini. Namun demikian saat v1 dan v2 berharga
rendah, C akan berusaha pada kondisi termuati dan kemudian kedua diode akan
hubung terbuka seperti pada penyearah setengah gelombang. Selanjutnya C akan
dilucuti dengan arus i v / RL, sehinga akan kehilangan muatan menurut
dan mengalami penurunan tegangan menurut
Untuk penyearah gelombang penuh ini, proses pengosongan tegangan hanya
berlangsung paling tidak 10 ms. T , saat diode yang lainnya mulai berkonduksi.
Jika harga konstanta waktu R C
L
cukup besar dibandingkan dengan periode T,
penurunan tegangan akan relatif kecil dibandingkan harga v mula-mula.
Dalam percobaan kali ini, sebagai filternya C=2200µF dan R=1200 ohm
sebagai bebannya. Berikut adalah bentuk gelombang yang dihasilkan dengan
menggunakan simulasi EWB.
Perhitungan ripple faktornya:
1
Rf =
4 x 1.73 x f x C x R
1
Rf =
4 x 1.73 x 100 x 0.0022 x 1200
Rf = 0.00055 x 100%
Rf = 0.05 %
Sekarang kita bandingkan jika sebagai filternya C=2200 µF dan beban 10 ohm.
Perhitungan ripple faktornya:
1
Rf =
4 x 1.73 x f x C x R
1
Rf =
4 x 1.73 x 100 x 0.0022 x 10
Rf = 0.065 x 100%
Rf = 6.5 %
Dengan nilai tahanan beban 1200 ohm, kita pakai C senilai 100 µF. Berikut
adalah bentuk gelombang yang dihasilkan dengan menggunakan simulasi EWB
Perhitungan ripple faktornya:
1
Rf =
4 x 1.73 x f x C x R
1
Rf =
4 x 1.73 x 100 x 0.0001 x 1200
Rf = 0.012 x 100%
Rf = 1.2 %
Rincian Komponen dan Harga
Trafo
Rp10.000,00
4 Diode
Rp 1.000,00
Kondensator Rp 3.500,00
Resistor
Rp
100,00
Potensiometer Rp 3.500,00
Lain-lain
Total
Rp 2.000,00 +
Rp20.100,00
BAB III.PENUTUP
Dari percobaan di atas, dapat kita ambil kesimpulan bahwa untuk
menghasilkan bentuk gelombang output yang hampir mendekati bentuk
gelombang DC, maka kita harus memperbesar nilai filternya. Dalam hal ini
berarti memperbesar nilai kapasitansi dari kondensator elektrolit yang digunakan.
Demikian sekelumit tentang percobaan pembuatan adaptor dan analisisnya.
Saran dan kritik sangat diharapkan. Mohon maaf jika ada kesalahan penulisan dan
perhitungan.
Semoga bermanfaat.