Jurnal JARTEL ISSN : 2407-0807 Vol: 9 Nomor: 2, Juni 2019 RANCANG BANGUN POWER SUPPLY DAN FUNCTION GENERATOR PADA LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI POLITEKNIK NEGERI MALANG 1,) Mahasiswa dan 2, 3) Nevi Anggraeni 1 , Waluyo 2, Aad Hariyadi 3 Dosen Program Studi Jaringan Telekomunikasi Digital,Teknik Elektro, Politeknik Negeri Malang e-mail: [email protected] Abstrak Ketersediaan catu daya (Power Supply) DC dan generator function untuk sarana penunjang praktikum telekomunikasi digital di Laboratorim Politeknik Negeri malang adalah salah satu hal yang penting. Sarana penunjang yang kurang baik, sudah tentu akan menghasilkan tampilan unjuk kerja yang kurang baik dari alat atau modul yang telah dikoneksikan. Alat atau modul yang akan dikoneksikan mempunyai konsumsi tegangan sebesar triple bipolar (DC). Dan generator function dengan 3 keluaran gelombang kotak, segitiga dan sinus. Pada perencanaan ini akan mendeskripsikan perancangan power supply dan generator fungsi dan dilakukan pengujian sesuai dengan karakteristik yang ada pada perencanaan dari hasil perancangan simulasi dan hasil dari implementasi yang dibuat. Power supply tegangan plus minus 5 volt, 12 volt dan variabel pada simulasi dan implementasi terdapat selisih, hasil pengujian no ripple, dan terdapat display untuk pembacaan arus. Untuk generator function gelombang keluaran berupa kotak, segitiga dan sinus dengan range frekuensi 4.2 KHz sampai 60 KHz jika frekuensi semakin tinggi maka duty cycle memiliki nilai rendah, amplitudo dibawah 10Vpp, dan pembacaan frekuensi counter selisih 2KHz sehingga perlu kalibrasi modul Dari hasil dapat disimpulkan perlu dilakukan kembali perhitungan penguatan pada power supply agar tegangan yang dihasilkan sesuai dan untuk generator fungsi perlu ditambahkan filter agar output gelombang tidak memiiki noise. Kata Kunci : Catu daya (Power Supply) Universal dan Simetris, Generator Function, ICL8038 1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Baterai merupakan alat pencatu daya DC yang baik, namun untuk perangkat yang membutuhkan catu daya yang lebih besar sumber dari baterai tidak cukup. Untuk itu diperlukan suatu perangkat catu daya yang lebh besar yang dapat mengubah arus AC menjadi arus DC (Mare, 2016). Untuk itu dibutuhkan power supply untuk menggantikan fungsi baterai. Power supply merupakan perangkat keras yang memiliki fungsi untuk menyediakan daya listrik berupa DC atau arus searah yang mempunyai keluaran tegangan dan arus. Pada power supply arus listrik yang masuk berupa arus bolak balik (AC) yang kemudian dikonverter menjadi arus searah (DC) yang kemudian akan di supply ke perangkat atau komponen elektronika (Ilmu IT, 2014). Pada saat ini power supply mempunyai keluaran ganda. Rangkaian power supply pada saat dioperasikan harus memiliki noise yang kecil atau low ripple. Untuk menghasilkan power supply yang regulated pada dasarnya memiliki 4 bagian utama diantaranya adalah transformator, rectifier, filter dan voltage regulator (Kho, 2014). Selain power supply terdapat generator function yang merupakan alat penunjang praktikum yyang berfungsi sebagai penghasil gelombang. Gelombang yang dihasilkan bermacam-macam sesuai spesifikasi dan komponen yang digunakan. Gelombang yang biasa dihasilkan yaitu gelombang sinus, kotak, segitiga dan gergaji. Masih terdapat generator function yang tersusun dari rangkaian analog sebagai penghasil gelombangnya. Generator function tipe seperti ini mempunyai dimensi yang cukup besar. Dimensi yang relatif besarsulit untuk dibawa kemana-mana atau tidak portable. Sehingga diperlukan perangkat generator function yang memiliki dimensi lebih kecil dan ringkas sehingga bisa dibawa dengan mudah terutama untuk melakukan pengukuran yang selalu berpindah tempat (Alemuda, 2014). Karena pentingnya power supply dan generator function. Pada skripsi ini dilakukan perancangan dan pembuatan power supply regulated dan generator function sebagai sarana penunjang praktikum telekomunikasi digital. Pada perancangan ini power supply regulated memiliki 3 tegangan output yaitu plus minus 5 volt, plus minus 12 volt dan tegangan variabel plus minus 0 – 15 volt. Hasil keluaran arus akan dilakukan monitoring menggunakan ampere meter. Untuk perancangan generator function tersusun atas komponen analog dengan range frekuensi 0 – 300 KHz yang mengasilkan gelombang sinus, kotak dan segitiga. Besar frekuensi akan ditampilkan menggunakan frekuensi counter dan besar amplitudo mempunyai nilai maksimal 10 Vpp. Pada perencanaan ini Program Studi Jaringan Telekomunikasi Digital ~ Politeknik Negeri Malang 151 Jurnal JARTEL ISSN : 2407-0807 Vol: 9 Nomor: 2, Juni 2019 power supply regulated dan generator function akan dijadikan dalam satu frame agar lebih praktis untuk digunakan pada saat praktikum telekomunikasi digital di laboratorium Politeknik Negeri Malang. 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang yang ada diatas, maka dapat diambil rumusan masalah sebagai berikut : 1. Bagaimana perancangan power supply dan generator function sebagai sarana penunjang praktikum telekomunikasi digital 2. Bagaimana pengujian pada power supply dan generator function sesuai karakteristik yang ada II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Transformator Transformer adalah suatu alat listrik yang dapat memindahkan dan mengubah energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang lain, melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik. (Aditya dkk, 2010) 2.2 Dioda Diode adalah komponen elektronika semikonduktor yang memiliki 1 buah junction, sering disebut sebagai komponen 2 lapis (lapis N dan P) dan secara fisik digambarkan : (Jayadin, 2007) 2.3 Filter Didefinisikan sebagai sebuah alat atau rangkaian atau substansi yang meneruskan atau meloloskan arus listrik pada frekuensi-frekuensi atau jangkauan frekuensi tertentu serta menahan (menghalangi) frekuensi-frekuensi lainnya. (Sanjaya, 2007) 2.4 Regulator Regulator digunakan untuk menyetabilkan keluaran tegangan dari sumber daya atau power supply. Unit sumber daya (power supply) biasanya terdiri atas rangkaian penyearah dan filter. Keluaran tegangan dari sumber daya yang belum distabilkan sangat dipengaruhi oleh perubahan tegangan masukan (listrik jala-jala) dan perubahan beban. Oleh karea itu tujuan regulator adalah untuk mengatasi kedua pengaruh tersebut, sehingga diperoleh tegangan keluaran yang stabil (Dwi, 2009). 2.5 Transistor Darlington Transistor memiliki kemampuan yang dibatasi daari spsesifikasi teknis dari produsen transistor tersebut sesuai tipe masing-masing transistor. Beberapa kemampuan transistor yang sering digunakan adalah kemampuan transistor dalam menguatkan tegangan dengan istilah faktor penguatan (hfe) dn kemampuan maksimum mengalirkan arus listrik pada terminal kolektor emitor. Secara umum ada beberapa teknik yang dapat digunakan untuk meningkatkan kemampuan transisitor tersebut (Elektronika Dasar Web, 2012). 2.6. ICL8038 ICL838 merupakan IC monolitik khusus untuk membangkitkan berbagai bentuk gelombang dengan akurasi yang tinggi seperti gelombang sinus (tingkat distorsi kurang dari 1%), persegi, segitiga (linearitas tinggi hingga 0,1%), gigi gergaji dan bentuk gelombang pulsa dengan minimal komponen eksternal. Frekuensi (atau tingkat pengulangan) dapat diatur secara eksternal mulai dari 0.001Hz hingga lebih dari 300kHz cukup dengan menggunakan resistor atau kapasitor. 2.7. Frequency Counter Beberapa metode pengukuran frekuensi dengan menggunakan rangkaian elektronika dan elektronika digital telah dibuat. Salah satu contohnya adalah dengan menggunakan pencacah frekuensi (frequency couter). Periode isyarat (signal) digital terdiri dari satu kali logika rendah (low) dan satu kali logika tinggi (high). Salah satu komponen utama dari pencacah frekuensi adalah mikroprosesor. III METODE PENELITIAN Mulai X Tinjauan Pustaka Power Supply dan Function generator Analisis Hasil Pengujian Dibandingkan Teori Yang Ada Perencanaan Sistem Kerja Perancangan Tampilan Simulasi Desain Rangkaian Penulisan Skripsi Selesai Hasil Simulasi Berhasil atau Tidak Implementasi Rangkaian dan Pengujian Rangkaian Hasil Pengujian Berhasil atau Tidak X 1. 2. 3. Tahap pertama yaitu tinjauan pustaka power supply dan generator function. Disini dilakukan pencarian penelitian terdahulu. Dari hasil penelitian terdahulu umumnya dimaknai berupa ringkasan atau rangkuman. Selain itu juga berupa teori dari sumber bacaan (literatur). Tahap kedua yaitu perencanaan sistem kerja. Perencanaan ini dimaksudkan untuk mengetahui sistem kerja dari alat yang akan dibuat, misal penentuan perangkat lunak dan perangkat keras yang digunakan. Tahap ketiga yaitu simulasi desain rangkaian. Pada tahap ini dilakukan simulasi guna mendesain rangkaian. Simulasi ini menghasilkan skematik rangkaian dan layout dari rangkaian. Jika hasil simulasi belum berhasil perlu dilakukan pengecekan ulang. Program Studi Jaringan Telekomunikasi Digital ~ Politeknik Negeri Malang 152 Jurnal JARTEL ISSN : 2407-0807 Vol: 9 Nomor: 2, Juni 2019 4. 5. 6. 7. Tahap keempat yaitu implementasi rangkaian dan pengujian rangkaian. Dari hasil simulasi dilakukan implementasi dalam bentuk hardware. Setelah hardware jadi dilakukan pengujian sesuai dengan parameter yang ada. Tahap kelima yaitu analisa hasil pengujian dibandingkan teori yang ada. Tahapan ini melakukan analisa dari hasil pengujian dari beberapa parameter lalu dibandingkan dengan teori yang ada. Tahap keenam yaitu perancangan tampilan. Pada tahap ini bertujuan untuk mendesain tampilan luar atau box dari hasil implemetasi agar terlihat menarik dan rapi. Tahapan ketujuh yaitu penulisan skripsi. Dari hasil implementasi alat, pengujian dan analisa maka tahapan terakhir yaitu penulisan skripsi. Penulisan ini bertujuan sebagai bentuk laporan. IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Implementasi 1. Power supply 2. Function Generator 4.2 Pengujian Power Supply Pengujian pada power supply sebagai berikut : A. Pengujian Karakteristik Tabel 4.1 Tabel Hasil Tegangan Keluaran Power Supply NO Tegangan Tegangan Keluaran Keluaran Simulasi(V) Implementasi(V) 1 +5.01 V -4.99 V 2 -5.03 V -4.99 V 3 +12.0 V +12.25 V 4 -12.0 V -12.06 V Tegangan Variabel NO Tegangan Tegangan Keluaran Keluaran Simulasi(V) Implementasi(V) 1 +15.02 V +13.79 V 2 -15.02 V -15.06 V 3 4 5 6 7 8 9 10 0.43 V 0.00 V - 0.07 V - 0.00 V 5.12 V 5.24 V - 5.47 V - 4.78 V 8.77 V 8.99 V - 9.02 V - 8.05 V 12.1 V 12.06 V - 12.3 V - 10.62 V Dari hasil pengukuran tegangan keluaran power supply pada simulasi dan implementasi didapatkan selisih perbedaan hasil keluaran tegangan. Untuk selisih perbedaan tegangan keluaran terbanyak dari hasil simulasi dan implementasi terletak pada tegangan keluaran plus minus 15 volt terutama pada tegangan minus. Perbedaan hasil ini dikarenakan penguatan pada integrated circuit dan transistor tidak berjalan maksimal pada tegangan keluaran variabel. B. Pengujian Tegangan konstan Selanjutnya untuk pengujian tegangan keluaran dari hasil implementasi memiliki tegangan yang konstan untuk tegangan plus minus 5 volt dan 12 volt pada saat pembacaan di multimeter namun untuk tegangan variabel saat pembacaan di multimeter nilai berubah-ubah kisaran 0.01 sampai 0.1volt. C. Pengujian Arus Keluaran Power Supply Tabel 4.2 Gambar Pengujian Pembebanan Tegangan, Besar Resistor Pembacaan Arus 12volt , 47ohm 5volt , 47ohm 15volt , 47ohm 12volt , 39ohm 5volt , 39ohm 15 volt , 39ohm 12volt , 27ohm 5volt , 27ohm 15volt , 27ohm 12volt , 33ohm 5volt , 33ohm 15volt , 33ohm 12volt , 22ohm 5volt , 22ohm 15volt , 22ohm Dari hasil pembebanan, arus yang terbaca pada display dengan perhitungan terdapat selisih antara 0.1 sampai 0.01 ampere dari hasil perhitungan dan pembacaan dari amperemeter. D. Pengujian Ripple Program Studi Jaringan Telekomunikasi Digital ~ Politeknik Negeri Malang 153 Jurnal JARTEL ISSN : 2407-0807 Vol: 9 Nomor: 2, Juni 2019 Hasil pengamatan power supply sebagai berikut : Tabel 4.3 Gambar Pengujian Ripple Tegangan Ripple keluaran + 5 Volt - 5 Volt + 12 Volt pada power supply Warna biru membaca arus keluaran pada power supply stabil (tanpa dibebani). 4.2. Pengujian Function Generator A. Pengujian Range Frekuensi Dari hasil pengujian range frekuensi didapatkan frekuensi tertinggi adalah 60 KHz sedangkan frekuensi terendah 4.2 KHz. Dapat dilihat dari tabel berikut. Tabel 4.5 Hasil Pengujian Frekuensi Frekuensi Frekuensi terendah 4.2 KHz (Low) Frekuensi tertinggi (High) Frekuensi 66.9 KHz - 12 Volt + 15 Volt - 15 Volt Dari hasil pengujian tersebut diperoleh data dengan ripple kecil karena pada osiloskop gelombang yang tertampil lurus. Untuk memperkecil nilai ripple perlu ditambahkan kapasitor polar dan non polar. E. Hasil Pembacaan Amperemeter dan Voltmeter Tabel 4.4 Pembacaan Modul DSN-VC288 Modul DSN-VC288 Tegangan Variabel 13.8 Tegangan Variabel 12 Volt Volt Warna merah membaca besar tegangan variabel Frekuensi yang dihasilkan masih belum mencapai target. Pada frekuensi tertinggi gelombang keluaran yang dihasilkan cacat atau tidak sesuai. Karena jika frekuensi semakin tinggi maka nilai duty cycle yang dihasilkan akan rendah dan untuk menaikkan nilai frekuensi tergantung pada besarnya nilai resistor dan kapasitor. B. Pengujian keluaran Gelombang Tabel 4.6 Pengujian Keluaran Gelombang Kotak Frekuensi 4.2 KHz – 59 KHz Segitiga Frekuensi 4.2 KHz – 64 KHz Sinus Frekuensi 4.1 KHz 59 KHz Untuk pengujian keluaran gelombang pada generator function ada kotak, segitiga dan sinus. Pada keluaran gelombang kotak apabila dia memiliki frekuensi diatas 10 KHz maka terdapat kecacatan pada gelombang, untuk gelombang segitiga dan sinus perlu diberikan filter untuk menghilangkan noise. Program Studi Jaringan Telekomunikasi Digital ~ Politeknik Negeri Malang 154 Jurnal JARTEL ISSN : 2407-0807 Vol: 9 Nomor: 2, Juni 2019 C. Pengujian Amplitudo Dari hasil pengujian, nilai amplitudo terkecil yaitu 2.28 volt dan tertinggi 11.4volt. untuk pengaturan besarnya nilai amplitudo menggunakan potensiometer pada generator function yang ditambah dengan step down agar karena pergeseran tegangan yang terlalu cepat. D. Pembacaan Frekuensi Counter Tabel 4.9 Pembacaan Frekuensi Counter Frekuensi Pada Counter Frekuensi Pada Osiloskop Dari hasil data yang diperoleh pembacaan frekuensi pada frekuensi counter dan osiloskop mempunyai selisih pembacaan 2KHz. Sehingga diperlukan kalibrasi lebih lanjut pada modul frekuensi counter. E. Pengujian Menggunakan Modul Praktikum Tabel 4.10 Pengujian dengan modul PWM Modul Praktikum Hasil Osiloskop PWM Dari hasil pengujian sinyal PWM yang dihasilkan dengan keluaran gelombang kotak dengan duty cycle yang dapat diubah-ubah untuk variasi tegangan keluaran. memiliki amplitudo dan frekuensi dasar yang tetap namun memiliki lebar pulsa yang berbeda. Untuk lebar pulsa diatur menggunakan duty cycle. V PENUTUP 5.1 Kesimpulan Dari hasil pengujian dan pembahasan rancang bangun sarana penunjang praktikum telekomunikasi digital pada laboratorium politeknik negeri malang dapat diperoleh beberapa kesimpulan yaitu : 1. Power supply tegangan plus minus 5 volt, 12 volt dan variabel pada simulasi dan implementasi terdapat selisih, hasil pengujian no ripple, dan terdapat display untuk pembacaan arus. 2. Function generator gelombang keluaran berupa kotak, segitiga dan sinus dengan range frekuensi 4.2 KHz sampai 60 KHz jika frekuensi semakin tinggi maka duty cycle memiliki nilai rendah, amplitudo dibawah 10Vpp, dan pembacaan frekuensi counter selisih 2KHz sehingga perlu kalibrasi modul 5.2 Saran Saran untuk perbaikan rancang bangun sarana penunjang praktikum telekomunikasi digital pada laboratorium politeknik negeri malang yang sudah dibuat adalah : 1. Untuk sarana penunjang praktikum kedepannya diharapkan adanya rangkaian power supply universal maupun simetris variabel yang lebih stabil. 2. untuk function generator dapat dibuat dengan memprogram seiring perkembangan teknologi yang ada. VI REFENSI 1. Abdurrochman., dkk. (2014). Rangkaian Dasar Op-Amp. Laporan Rangkaian Elektronika 2 D3 Teknik Telekomunikasi Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Bandung. 2. Adhitya,V. N, (2013). Perancangan dan Realisasi Function Generator Frekuensi Maksimal 2 MHz. Tugas Akhir Teknik Telekomunikasi Fakultas Ilmu Terapan Universitas Telkom. 3. Ahmad, J. (2007). ELDAS Ilmu Elektronika. Electronic Book – Elektronika Dasar. Program Studi Jaringan Telekomunikasi Digital ~ Politeknik Negeri Malang 155 Jurnal JARTEL ISSN : 2407-0807 Vol: 9 Nomor: 2, Juni 2019 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. Aji, W. S. (2016). Perancangan dan Simulasi Generator Fungsi Berbasis Proteus. Simposium Nasional Teknologi Terapan (SNTT) Prodi Teknik Elektro, FTI UAD, Yogyakarta. Alemuda, F. (2014). Implementasi Waveform Generator Gelombang Sinus, Kotak, Segitiga, dan Gergaji Pada FPGA Berbasis VHDL. Skripsi Jurusan Teknik Komputer dan Elektronika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Gajah Mada. Arifana, I. M. (2016). Rancang Bangun Power Supply Switching Dengan Arus dan Tegangan Terkendali Sebagai Catu Daya Proses Elektropleting Logam. Skripsi Jurusan Fisika Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negei Maulana Malik Ibrahim Malang. Dahono, P.A. (Maret 2010). Penyearah Dioda. School of Electrical Engineering and Informatics Institute of Technoloy BandungI. Maulana, D., (2015). Teori Dioda Elektronika (TKE 4012). Teori Semikonduktor Maulana.lecture.ub.ac.id. Nuryanto, L. E. (Maret 2017). Penerapan Dari OP-AMP (Operational Amplifier). Orbith Vol. 13 No. 1 Politeknik Negeri Semarang. Prayoga, A. (2010). TRANSFORMER. Teknik Tenaga Listrik Fakultas Teknik Departemen Teknik Elektro Universitas Indonesia. Rahardjo, P. (2015). Catu Daya DC Tetap +5V dan +12V / 10A Untuk Laboratorium Elektronika. Laporan Akhir Penelitian Mandiri Bidang Ilmu Teknik Elektro Universitas Udayana. Ramadhani, D. F. (September 2016). Karakteristik Dioda dan Transformator. Laporan Praktikum III dan IV Jurusan Teknik Elektro Universitas Negeri Malang. Ramadhani, I., dkk. (Oktober 2015). Karakteristik Dioda. Jurnal Fisika Elektronika Dasar, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Sepuluh November. Sanjaya, H. (2007). Filter Pelewat Rendah Terkendali Digital. Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Sumanto., (1991). Teori Transformator. Penerbit Andi Offset Yogyakarta. Surjono, H. D. (2009). Elektronika Lanjut. Penerbit Cerdas Ulet Kreatif. Surjono, H. D. (2007). Elektronika: Teori dan Penerapan. Penerbit Cerdas Ulet Kreatif . Kho, D. Pengertian Op-Amp (Operational Amplifier), http://teknikelektronika.com/pengertian-opamp-operational-amplifier/, diakses pada tanggal 22 Januari 2018 Rachmat. (2014). Dasar Teori Dioda, http://rachmatelektronika.blogspot.co.id/2014/05/dasar-teori- dioda.html, diakses pada tanggal 23 Januri 2014 20. Fungsi dan Pengertian Amperemeter, Voltmeter, Ohmmeter Alat Ukur Listrik - Ilmu Fisika. http://www.organisasi.org/1970/01/fungsipengertian-amperemeter-voltmeter-ohmmeteralat-ukur-listrik-ilmufisika.html#.WoH24Vt9600, diakses pada tanggal 10 Februari 2018 Program Studi Jaringan Telekomunikasi Digital ~ Politeknik Negeri Malang 156
