Beban Elektronik Untuk Pengujian Regulasi Catu Daya

BAB IV
PENGUJIAN DAN ANALISIS
Pada bab ini akan dibahas mengenai pengujian per modul dan pengujian alat secara
keseluruhan. Tujuan dilakukan pengujian adalah mengetahui sejauh mana kinerja hasil
perancangan yang telah dibahas pada bab III serta mengetahui tingkat keberhasilan setiap
spesifikasi yang telah diajukan.
4.1. Pengujian Modul Mikrokrontroler
Mikrokontroler pada alat ini berfungsi untuk menghasilkan PWM yang akan filter
menggunakan LPF untuk mendapatkan sinyal tegangan DC, dan juga untuk mendeteksi
suhu pada sistem.
4.1.1. Pengujian PWM – DAC
Pengujian ini dilakukan dengan mengukur tegangan keluaran DAC saat duty cycle
PWM divariasi antara 0 – 100%, dengan VCC sebesar 3.3V.
Sehingga perhitungannya sebagai berikut :
Saat duty cycle = 50%
Vout = 0.5 * 3.3 = 1.65V
Tabel 4.1. Tabel pengujian PWM-DAC
Error(V)
Duty cycle
Tegangan yang
Tegangan yang
PWM
diukur (V)
dihitung (V)
0
0
0
0
10%
0,39
0,33
0,06
20%
0,73
0,66
0,07
30%
1,07
0,99
0,08
40%
1,41
1,32
0,09
50%
1,73
1,65
0,08
60%
2,12
1,98
0,14
24
70%
2,43
2,31
0,12
80%
3,75
2,64
0,11
90%
3.09
2.97
0,12
100%
3.45
3.3
0,14
4
3.5
3
2.5
Tegangan yang
diukur (V)
2
Tegangan yang
dihitung (V)
1.5
1
0.5
0
0
0.5
1
1.5
Gambar 4.1 Grafik tegangan PWM-DAC yang terukur terhadap tegangan PWM-DAC
yang dihitung
Dari tabel diatas dapat dilihat bahwa ada perbedaan antara besaar tegangan yang
diukur dan tegangan yang dihitung sebesar ± 0.1volt. Yaitu saat Nilai tersebut masih
dalam nilai tegangan yang diinginkan untuk masukan active load yaitu ±3V atau
sesuai yang diinginkan.
4.1.2. Pengujian Sensor Suhu
Sensor LM35 berfungsi sebagai sensor suhu yang mendeteksi suhu pada heatsink.
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui bahwa sensor telah bekerja dengan baik.
Secara teori LM35 memiliki karakteristik perbandingan suhu dan tegangan yang
linear yaitu 10mV/oC. Pengujian ini dilakukan dengan membandingkan pembacaan
suhu dari pada heatsink dengan tegangan yang dihasilkan oleh sebuah sensor LM35.
25
Tabel 4.2. Hasil pengujian LM35
Suhu terukur(oC)
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
Tegangan keluaran(V)
0,254
0,301
0,353
0,400
0,455
0,501
0,556
0,653
0,712
0,765
0
30
0.9
0.8
tegangan keluaran
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
10
20
40
50
60
70
80
suhu
Gambar 4.2. Grafik suhu terhadap tegangan LM35
Dari pengujian yang dilakukan, dihasilkan data perbandingan antara suhu yang
diukur menggunakan termometer dengan tegangan yang dihasilkan sensor. Data hasil
pengujian dapat dilihat pada tabel 4.2. Gambar 4.1 merupakan grafik yang
merepresentasikan hasil data. Dalam pengujian tersebut dapat disimpulkan bahwa
sensor telah bekerja dengan baik dan sangat mendekati perhitungan bahwa sensor
LM35 memiliki koefisien sebesar 10 mV/0C yang berarti bahwa kenaikan suhu 10C
maka akan terjadi kenaikan tegangan sebesar 10 mV.
Pengujian sensor suhu juga dilakukan pada penerapan ke modul active load .
26
Tabel 4.3. Pengukuran suhu pada active load saat Id = 1 ampere
Suhu (oC)
28
39
48
61
70
79
Vps (volt)
12
15
18
20
25
30
Tabel 4.4 Pengukuran suhu pada active load saat Id = 3 ampere
Suhu (oC)
38
51
54
65
79
97
Vps (volt)
12
15
18
20
25
30
120
100
suhu
80
60
Id=1A
40
Id = 3A
20
0
0
10
20
30
40
tegangan
Gambar 4.3. Grafik tegangan terhadap suhu
Dari tabel tabel 4.3 dan 4.4 serta gambar 4.3. dapat kita ketahui semakin besar
arus maka suhu akan semakin naik. Hal ini dikarenakan semakin besar arus yang
melalui MOSFET maka daya pada MOSFET pun akan semakin besar, dimana
27
MOSFET pada beban elektronik ini berfungsi seperti resistor, sehingga arus yang
melalui sebuah resistor akan menghasilkan daya. Dan sebagian daya yang digunakan
akan terbuang sebagai panas.
4.2. Pengujian Modul Active load
Pengujian modul active load
ini dilakukan untuk mengetahui kemampuan beban
elektronik yang dirancang dalam menarik arus dari power supply, serta kemapuan power
supply untuk mengeluarkan arus baik secara konstan maupun sesaat. Pengujian ini
dilakukan dengan mengukur tegangan keluaran dari modul active load yaitu pada resistor
Rsense.
Gambar 4.4. Pengujian beban elektronik
Power supply yang diuji adalah GW laboratory DC power supply model GPR-3030. Dengan
tegangan maksimum = 30 volt dan arus = 3 ampere.
Tabel 4.5. tabel pengujian modul active load pertama saat ID divariasi
ID(A)
Tegangan power supply yang diuji
12V
15V
18V
20V
25V
30V
0
12
15
18
20
25
30
0.5
11,97
14,96
17,95
19,95
24,92
29,88
1
11,93
14,81
17,76
19,73
24,71
29,64
1.5
11,84
14,78
17,65
19,64
24,63
29,51
2
11,75
14,62
17,57
19,48
24,55
29,45
28
2.5
11,62
14,59
17,44
19,34
24,38
29,26
3
11,56
14,45
17,35
19,29
24,12
29,03
35
30
Vpsu (V)
25
Vps = 12V
20
Vps = 15V
15
Vps = 18V
Vps = 20V
10
Vps = 25V
5
Vps = 30V
0
0
1
2
3
4
Id(A)
Gambar 4.4. Grafik perubahan ID terhadap VPSU
Dari tabel dan grafik diatas dapat kita lihat bahwa, dengan perubahan arus ID maka
tegangan power supply yang diuji juga ikut berubah. Semakin besar arus maka tegangan
power supply akan berkurang. Hal ini akan berpengaruh pada perhitugan regulasi beban.
Dari tabel pengujian diatas kita dapat mengetahui berapa persen regulasi beban dari
power supply yang diuji.
Tabel 4.6. Regulasi beban power supply yang diuji
VPSU(V)
Regulasi beban ( )
12
3,68
15
3,67
18
3,61
20
3,55
29
25
3,52
30
3,23
3.8
3.7
%regulasi
3.6
3.5
3.4
3.3
3.2
0
5
10
15
20
25
30
35
Vpsu
Gambar 4.5. Grafik VPSU terhadap %regulasi
Sehingga dapat disimpulkan bahwa regulasi beban rata-rata dari power supply yang
diukur adalah ±3.54%.
Selain itu dapat dilihat juga bahwa dengan variasi tegangan power supply yang diuji tidak
mempengaruhi besarnya arus yang ditarik oleh beban elektronik. Misalnya saat tegangan
power supply bervariasi dari 11.93V – 29.74V, arus yang ditarik oleh beban elektronik tetap
sama yaitu 1 ampere. Hal ini membuktikan bahwa beban elektronik yang dirancang ini
bekerja pada mode constant current atau arus konstan, yaitu suatu sistem yang dapat
memvariasikan nilai tegangan untuk menjaga arus yang mengalir melewati sistem elektronik
tersebut tetap.
MOSFET pada beban elektronik ini dapat dianggap sebagai sebuah resistor dan dapat
menarik arus yang cukup besar. Sehingga akan terdapat daya yang cukup besar juga.
Sebagian daya ini akan terbuang menjadi panas, atau terjadi proses disipasi daya. Karena
itu, perlu dilakukan pengujian untuk megetahui berapa besar daya yang terdisipasi tersebut.
Dari tabel diatas kita dapat mengetahui besarnya daya yang dihasilkan, dengan
perhitungan berikut :
30
Saat ID = 1 ampere
Tabel 4.6. Daya pada MOSFET
Id(A)
Vps(V)
Daya yang dihitung(watt)
0
30
0
0,5
29,43
14,715
1
28,72
28,72
1,5
28,15
42,225
2
27,55
55,1
2,5
26,91
67,275
3
26,31
78,93
Dari tabel diatas dapat diketahui semakin besar arus yang mengalir maka daya yang
terdisipasi juga semakin besar. Karena itu dalam perancangan diberi tambahan heatsink
untuk mengurangi kenaikan suhu per watt.
31