Project power supply dengan pengaturan intensitas cahaya
advertisement
LAPORAN RESMI PROJECT AKHIR ELEKTRONIKA DASAR SEMESTER 1 “KONTROL POWER SUPPLY DILENGKAPI PENGAMAN SHORT CIRCUIT DENGAN PENGATURAN INTENSITAS CAHAYA” KELAS 1B 1-2 Disusun oleh : Waktu pengerjaan project : 27 November 2012 208 – Elektronika Diskrit LABORATORIUM ELEKTRONIKA JURUSAN TEKNIK ELEKTROMEDIK–POLTEKKES SURABAYA 2012-2013 Laporan Project Elektronika Dasar Page 1 ABSTRAK SCR (Silicon Controlled Circuit) adalah salah satu komponen elektronika yang dapat difungsikan sebagai saklar. SCR merupakan komponen semikonduktor empat lapis (PNPN) yang menggunakan tiga kaki, yakni : anoda, katoda dan gerbang (gate). TRIAC mempunyai kontruksi sama dengan DIAC, hanya saja pada TRIAC terdapat terminal pengontrol (terminal gate). Sedangkan untuk terminal lainnya dinamakan main terminal 1 dan main terminal 2 (disingkat mt1 dan mt2). Seperti halnya pada DIAC, maka TRIAC pun dapat mengaliri arus bolak-balik. Dalam rangkaian ini kami mengunakan triac untuk rangkaian dimmer. LDR termasuk salah satu resistor yang peka terhadap cahaya sehingga dikenal dengan sebutan fotoresistor. Sebuah Light Depent Resistor(LDR) terdiri dari sebuah piringan berbahan semikonduktor dengan 2 buah elektroda pada permukaannya. Dalam keadaan gelap atau di bawah cahaya yang redup, bahan piringan hanya mengandung elektron bebas dalam jumlah yang relatif sangat kecil, hanya tersedia sedikit elektron bebas untuk mengalirkan muatan listrik.Dalam rangkaian ini LDR digunakan untuk mengontrol power supply dan dimmer. LED merupakan sebuah dioda yang dapat memancarkan cahaya ketika anode pada LED dialiri tegangan DC positif tertentu. LED digunakan sebagai lampu-lampu indikator misalnya untuk mengindikasikan bahwa daya listrik ke sebuah perangkat dalam keadaan tersambung. Transformator atau trafo adalah komponen elektromagnet yang dapat mengubah taraf suatu tegangan AC ke taraf yang lain. Transformator ada 2 macam, yaitu transformator step up dan step down. Di rangkaian ini kami menggunakan trafo step down.Transformator disebut transformator penurun (step down) apabila jumlah gulungan sekunder lebih kecil dari tegangan primer sesuai dengan dengan perbandingannya. Transformator terdiri dari 2 bagian yaitu bagian kumparan primer dan kumparan primer. Adapun cara kerja rangkaian ini adalah sebagai berikut : LDR sebagai pengaturan intensitas cahaya di ruang tunggu pasien dengan control power supply dilengkapi 4 output ON-OFF touch switch. Saat kondisi gelap rangkaian TRIAC akan menyebabkan dimer lampu AC 220v ON, jika kondisi terang lampu AC 220v OFF (semakin gelap cahaya luar maka lampu akan semakin terang sampai ON, sebaliknya semakin terang cahaya luar lampu akan redup sampai OFF. Power supply terdiri dari empat outputan yaitu +5v, +12v dan -5v, 12v. ON-OFF nya power supply tergantung dari intesitas cahaya luar. Jika intensitas cahaya luar gelap maka seluruh sistem power supply OFF, kebalikannya jika intensitas cahaya terang maka sistem power supply ON. Masing masing outputan terdapatindikator berupa LED. Saat sistem power supply ON, maka empat outputan power supply dapat di ON-OFF kan dengan cara menyentuh ‘touch switch’ pada masing masing outputan. Buzzer akan menyala jika terjadi short sircuit. Laporan Project Elektronika Dasar Page 2 BAB I 1.PENDAHULUAN 1.1. LATAR BELAKANG Dengan adanya LDR yang bersifat peka terhadap intensitas cahaya, maka kami membuat suatu alat yang menggabungkan (mengkombinasikan) rangkaian dimmer dengan rangkaian power supply yang dilengkapi rangkaian short circuit sebagai pengaman. Rangkaian ini akan bekerja apabila LDR mendapat pengaruh dari intensitas cahaya di lingkungan sekitar, dimana pada keadaan intensitas cahaya tinggi (terang) maka power supply ON (bekerja), sedangkan lampu penerangan OFF. Sebaliknya, jika intensitas cahaya kecil (keadaan gelap) maka power supply OFF (tidak bekerja) dan lampu penerangan menyala. Sehingga rangkaian ini dapat memudahkan pekerjaan manusia karena tidak perlu mematikan atau menghidupkan lampu ataupun power supply secara manual. Adapun rangkaian short circuit pada supply juga membuat rangkaian lebih aman dari kerusakan. Jadi, harapan kami semoga rangkaian ini dapat memberikan suatu manfaat. 1.2. TUJUAN Membuat Rangkaian “KONTROL POWER SUPPLY DILENGKAPI PENGAMAN SHORT CIRCUIT DENGAN PENGATURAN INTENSITAS CAHAYA DI RUANG TUNGGU PASIEN”. Laporan Project Elektronika Dasar Page 3 BAB II 2.DASAR TEORI 2.1. RESISTOR Resistor adalah komponen elektronika dua saluran yang didesain untuk menahan arus listrik dengan memproduksi penurunan tegangan diantara kedua salurannya sesuai dengan arus yang mengalirinya. Satuan resistansi dari suatu resistor disebut ohm, dilambangkan dengan simbol Ω (omega). Hal lain yang paling penting setelah besar tahanan besar daya atau watt resistor. Jenis resistor yang di gunakan dalam elektronika bervariasi, adapun yang umum (biasa di gunakan) yaitu 1/8w, 1/4w, 1/2w, 5w dan 10w. Contoh gambar resistor dan tabel kode warna resistor : 2 1 U9 LDR 2.2. LDR LDR/Fotoresistor Simbol sirkit : Pada umumnya komponen ini dibuat berdasarkan kenyataan bahwa film kadmium sulfida mempunyai tahanan yang besar kalau tidak terkena sinar dan tahananya menurun kalau permukaan film itu terkena sinar. Besar tahanan fotoresistor dalam kegelapan mencapai jutaan ohm dan turun sampai beberapa ratus ohm dalam keadaan terang. Fotoresistor dapat digunakan dalam satu jaringan kerja(network) pembagi potensial yang menyebabkan terjadinya perubahan tegangan kalau sinar yang datang berubah. Prinsip ini dapat di terapkan pada kontrol lampu parkir atau pada pengubah lampu jalan secara otomatis. Contoh gambar LDR 2.3. LED LED(light emitting diode)/diode pemancar cahaya Symbol sirkit : D3 LED Sebuah LED yang tipikal memiliki kemasan berbentuk kubah yang terbuat dari bahan plastik dengan pinggiran yang menonjol(rim) pada bagian bawah kubah. Terdapat dua buah kaki terminal dibagian bawah kubah. Biasanya, meskipun tidak selalu demikian, kaki katoda lebih pendek daripada kaki anoda Laporan Project Elektronika Dasar Page 4 Contoh gambar LED : kaki katoda kaki anoda Ada cara lain lagi, yaitu jika kamu melihat dari atas, kamu akan mengetahui ada sisi yang datar. Sisi yang datar itu adalah katoda. Jika kamu lihat ke dalamnya, kamu dapat membedakannya berdasarkan bentuk yang terlihat. .LED menghasilkan cahaya ketika arus melewatinya. sangat ideal untuk digunakan sebagai lampu indikator karena hanya membutuhkan arus listrik yang relatif sangat kecil dibandingkan dengan lampu-lampu filamen. Contoh gambar LED : 2 2.4. VR Simbol sirkit : 1 3 R5 POT Variable resistor(VR) adalah satu jenis resistor yang nilai resistansinya(hambatannya) dapat diatur dengan cara mengubahnya sesuai dengan keperluan yang nilai resistansinya berkisar antara 0 sampai 100kΩ. Dengan resistor jenis ini kita lebih mudah dan cepat dalam menentukan nilai hambatannya. Contoh gambar Variable resistor Laporan Project Elektronika Dasar Page 5 2.5. DIODA Dioda termasuk komponen elektronika yang terbuat dari bahan semikonduktor. Beranjak dari penemuan dioda, para ahli menemukan juga komponen turunan lainnya yang unik. Dioda memiliki fungsi yang unik yaitu hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja. Struktur dioda tidak lain adalah sambungan semikonduktor P dan N. Satu sisi adalah semikonduktor dengan tipe P dan satu sisinya yang lain adalah tipe N. Dengan struktur demikian arus hanya akan dapat mengalir dari sisi P menuju sisi N. Simbol dan struktur diode 2.6. RELAY Sebuah relay adalah saklar listrik yang dioperasikan dimana arus listrik melalui koil relay menciptakan medan magnet yang menarik tuas dan perubahan kontak saklar. Kumparan arus dapat aktif atau tidak aktif sehingga relay mempunyai dua posisi saklar dan mereka melemparkan ganda (changeover) switch. Contoh gambar relay : Cara menentukan kaki pada relay : Untuk menentukan kaki coil dengan cara menaruh selector ohm meter di x10K kemudian menghubungkan probe ke kaki relay, bila jarum bergerak maka kaki yang terhubung dengan probe adalah kaki coil. Untuk mentukan kaki induk, NC dan NO dengan cara menaruh selector ohm meter ke x1, kemudian menghubungkan probe ke salah satu kaki relay sebagai patokan dan probe satunya dihubungkan kekaki relay yang lain, bila jarum bergerak maka kaki tersebut adalah kaki induk dan NC sedangkan kaki yang lain merupakan kaki NO. Laporan Project Elektronika Dasar Page 6 2.7. IC REGULATOR IC Regulator adalah sebuah komponen yang berfungsi untuk membatasi tegangan masuk sesuai dengan batas maksimum regulator tersebut agar tegangan yang keluar selalu setabil karena jika teganggan yang keluar pada PLN naik turun maka regulator berfungsi untuk menstabilkan tegangan tersebut. 2.8. KAPASITOR Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki (elektroda) metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. Kondensator diidentikkan mempunyai dua kaki dan dua kutub yaitu positif dan negatif serta memiliki cairan elektrolit dan biasanya berbentuk tabung. Sedangkan jenis yang satunya lagi kebanyakan nilai kapasitasnya lebih rendah, tidak mempunyai kutub positif atau negatif pada kakinya, kebanyakan berbentuk bulat pipih berwarna coklat, merah, hijau dan lainnya seperti tablet atau kancing baju yang sering disebut kapasitor (capacitor). Laporan Project Elektronika Dasar Page 7 2.9. TRANSFORMATOR . Pada dasarnya transformator terdiri atas dua buah kumparan yang saling tersekat secara elektris dan dililitkan pada sebuah bahan inti besi yang membentuk suatu sirkit magnetis tertutup, sehingga kedua kumparan tadi terhubung secara berbalasan. Kumparan primer dihubungkan ke sumber tegangan bolak-balik (AC) dan kumparan sekunder dilengkapi dengan terminal yang menghasilkan tegangan bolak-balik.Fungsi dari transformator adalah untuk menaikkan atau menurunkan tegangan bolak-balik, menyekat sirkit, dan sebagainya. Kumparan yang disambung pada sumber tegangan disebut kumparan primer.Kumparan yang diindusikan disebut kumparan sekunder. Ciri-ciri transformator peningkat(step up): Lebih tinggi tegangan Lebih rendah arus Ciri-ciri transformator penurun(step down): Lebih rendah tegangan Lebih tinggi arus Di bawah ini merupakan gambar dan simbol transformator : Cara mengetahui trafo baik atau tidak: 2.1.0. DIODA BRIDGE Diode brige adalah suatu komponen yang terdiri dari empat doda yang dikemas menjadi satu kesatuan komponen. Diode brige merupakan bahan semi konduktor yang terbuat dari silicon. Diode brige adalah suatu komponen yang Laporan Project Elektronika Dasar Page 8 terdiri dari empat doda yang dikemas menjadi satu kesatuan komponen. Dioda brige terbuat dari silikon. Penyearah tegangan ini ada 2 macam, yaitu : 1. Penyearah setengah gelombang (half-wave rectifier) 2. Penyearah gelombang penuh (full-wave rectifier) Contoh gambar dioda bridge : 2.1.1. TRIAC TRIAC mempunyai kontruksi sama dengan DIAC, hanya saja pada TRIAC terdapat terminal pengontrol (terminal gate). Sedangkan untuk terminal lainnya dinamakan main terminal 1 dan main terminal 2 (disingkat mt1 dan mt2). Seperti halnya pada DIAC, maka TRIAC pun dapat mengaliri arus bolak-balik, tidak seperti SCR yang hanya mengalirkan arus searah (dari terminal anoda ke terminal katoda). Lambang TRIAC di dalam skema elektronika, memiliki tiga kaki, dua diantaranya terminal MT1 (T1) dan MT2 (T2) dan lainnya terminal Gate (G). 2.1.2. SCR SCR adalah alat semikonduktor empat lapis (PNPN) yang menggunakan tiga kaki, yakni : anoda, katoda dan gerbang. SCR tidak dapat memperkuat sinyal,namun SCR lebih tepat digunakan sebagai saklar solid state yang dikategorikan menurut jumlah arus yang dapat beroperasi pada suatu rangkaian. SCR adalah komponen yang prinsip kerjanya mirip dengan dioda namun dilengkapi dengan gate untuk mengatur besarnya fasa yang dilalukan. Laporan Project Elektronika Dasar Page 9 2.1.3. TRANSISTOR Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, dimana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya. Pada umumnya, transistor memiliki 3 terminal. Tegangan atau arus yang dipasang di satu terminalnya mengatur arus yang lebih besar yang melalui 2 terminal lainnya. Contoh gambar transistor : Contoh gambar transistor NPN : Jenis lain dari BJT adalah PNP : Laporan Project Elektronika Dasar Simbol NPN BJT : Simbol PNP BJT : Page 10 3.METODOLOGI 3.1. SCHEMATIC RANGKAIAN 3.1.1. SCHEMATIC LED INDIKATOR1 RANGKAIAN POWER R1 R 1 D1 IN + 1 + C1 2200 2 3 1 Q1 TIP3055 J1 + 1 C2 220 C3 104 D2 2 4 - OUT GND +5V & -5V 3 2 U1 LM7805C/TO3 LED SUPPLY CON1 2 3 1 1N4007 R2 LED INDIKATOR2 2 IN 3 1 C4 + 1 2200 Q2 TIP2955 J3 3 1 C5 + JP1 5 4 3 2 1 OUT GND R 2 U2 LM7905C/TO220 LED D3 2 C6 104 220 CON1 1 J6 1 1N4007 HEADER 5 LED INDIKATOR3 CON1 R3 1 IN D4 3 1 + C8 2200 J4 + 1 C7 220 C9 104 D5 2 + 1 Q3 TIP3055 3 +12V & -12V 4 - OUT GND 2 R 2 U3 LM7812C/TO3 LED CON1 2 3 1 1N4007 LED OUT 3 1 2200 1 C10 Q4 TIP2955 J5 3 R IN GND LED INDIKATOR4 C11 D6 2 + R4 2 U4 LM7912C/TO220 2 1 220 1 C12 104 CON1 + 1N4007 Laporan Project Elektronika Dasar Page 11 3.1.2. SCHEMATIC RANGKAIAN DIMMER 3.1.3. SCHEMATIC RANGKAIAN SHORT SIRCUIT Negatif K1 D7 5 Q3 SCR 5v 3 4 D5 DIODE C3 CAP K6 5 3 DIODE 1 2 1 2 C1 RELAY 12v D1 J9 R1 1 2 touch Q1 bd139 D3 buzer J2 1 RELAY 12v J10 J1 4 1 2 R3 ik LED output D12 1k 1 12v DIODE J5 D9 1 DIODE CON1 K2 D8 C5 5 D10 DIODE 3 4 D6 DIODE C4 CAP 1 2 DIODE J3 CAP NP Q4 SCR 5v K5 1 2 4 buzer 3 RELAY 5v 1 2 1 R2 J7 5 Q2 bd139 1k J4 J8 touch C2 D11 Laporan Project Elektronika Dasar RELAY 5v D4 1 2 output 1 5v D2 R4 220 DIODE Page 12 LED Positif R4 J1 100k 1 C5 5V 33nf K1 5 Q3 SCR 5v 3 D5 J2 5 1 2 3 1 2 4 1 2 1 C3 2200uf/16v buser R3 RELAY 12v C1 J9 R1 J5 Q1 bd139 1 K6 4 1n4007 CAPACITOR RELAY 12v ik D3 D1 touch 1k J1LED 1 2 CON1 OUT J7 1 12V K2 5 3 4 1 2 1n4007 D6 Q4 SCR 5v J4 K5 5 C4 1 2 3 4 RELAY 5v 1 2 1 2200uf/16v J8 R2 Q2 bd139 C2 touch buser RELAY 5v D2 R5 RESISTOR D4 1k J3 LED 1 2 out5v 3.1.5. BLOK DIAGRAM RANGKAIAN SECARA KESELURUHAN AC 220 V Dimmer+power supply tambahan Trafo lampu Power supply buzzer Short circuit output Touch switch Laporan Project Elektronika Dasar Page 13 3.2. CARA KERJA RANGKAIAN 3.2.1. CARA KERJA POWER SUPPLY Power supply merupakan rangkaian utama dari keseluruhan rangkaian ini. Yang mana rangkaian berfungsi sebagai penyupply tegangan dengan 4 outputan yakni +5v, -5v, +12v dan -12v. Adapun cara kerjanya : Tegangan dari trafo (tegangan AC) diode bridge (tegangan DC) capacitor (penyaring tegangan) IC Regulator (penstabil tegangan) output. 3.2.2. CARA KERJA DIMMER Rangkaian ini digunakan sebagai pengatur terang redup lampu dan sebagai saklar (on/off) power supply. Cara kerja dimmer ini diatur oleh intensitas cahaya yang diterima LDR, yaitu : Cahaya terang (intensitas cahaya besar) Lampu mati sedangkan power supply On. Cahaya gelap (intensitas cahaya kecil) Lampu menyala sedangkan power supply Off. Adapun cara kerjanya : VR1 ( VR sebelum gate TRIAC ) digunakan sebagai pengatur nyala terang redupnya lampu. VR2 ( VR sesudah gate TRIAC ) digunakan sebagai pengatur saklar (on/off) power supply. 3.2.3. CARA KERJA SHORT DAN TOUCH SIRCUIT Tegangan dan power supply masuk, kemudian menuju relay. Dari relay terjadi induksi megnetik, maka kontak akan ke No (normally open). Setelah di trigger (disulut sebentar), tegangan akan masuk pada kaki gate pada SCR maka otomatis tegangan akan masuk ke relay. Fungsi diode dan kapasitor pada rangkaian dalam . Dalam rangkaian ini adalah untuk membuat tegangan agar tidak masuk menuju ground. Dari relay, kontak akan ke Nc (Normally close) maka secara otomatis sebagai sebagai indicator. LED akan menyala. Jika misalkan tegangan keluaran +5 dishorthkan dengan ground maka secara otomatis buzzer akan berbunyi karena tegangannya habis. Agar buzzer berhenti berbunyi, tekan pada touch switchnya. Karena pada kondisi awal yang tadinya short, SCR drop, maka akan kembali pada kondisi semula dan LED akan kembali menyala. Laporan Project Elektronika Dasar Page 14 3.2.5. CARA KERJA SECARA KESELURUHAN Power Supply terdiri dari empat output yakni +5V, -5V, +12V dan -12V. ON dan OFF Power Supply tergantung pada intensitas cahaya. Jika intensitas cahaya gelap maka seluruh system power supply OFF, dan sebaliknya jika intensitas cahaya terang maka system power supply ON. Pada output terdapat sebuah indicator berupa LED. Apabila terjadi Short Circuit pada salah satu Output maka hanya Output tersebut yang di break Circuitnya. Misalnya pada tegangangan +5V terjadi Short Circuit maka output pada +5V saja yang OFF sedangkan output lainnya akan tetap berfungsi. Dan buzzer akan menyala jika terjadi Short Circuit. Untuk mengaktifkan kembali rangkaian yang Short Circuit adalah dengan menyentuh pada bagian TOUCH SWITCH. Jika kondisi gelap rangkaian Triac akan menyebabkan lampu AC 60W ON, jika kondisi terang lampu AC 60W OFF. 4. HASIL & ANALISA 4.1. RANGKAIAN POWER SUPPLY Pada rangkaian power supply kami terdapat tegangan drop pada outputan-12v. Hal ini disebabkan oleh diode pada ground IC regulator tidak mampu menyangga tegangan. Sebaiknya menggunakan diode sesuai dengan Ampere pada trafo. Misalnya : Jika kita menggunakan trafo 2A maka diode yang di gunakan 2A juga. 4.2. RANGKAIAN DIMMER Nyala lampu yang dihasilkan dapat menyala terang secara maksimal. Meskipun dalam hal linier, dimmer kami belum bisa bekerja maksimal. 4.3. RANGKAIAN SHORT SIRCUIT Rangkaian short circuit dapat kami selesaikan dengan cukup baik, dapat bekerja dengan sesuai harapan. Meskipun kadang kala pada bagian output +5 volt masih ada bug (tidak bisa mengunci pada bagian relay-nya). Tapi kejadian itu jarang terjadi. 4.4. RANGKAIAN TOUCH SWITCH Rangkaian touch switch berjalan sesuai dengan harapan. Tapi tidak sebagai saklar untuk mematikan rangkaian short circuit, tapi hanya untuk me-reset short circuit yang membuat buzzer mati dan mengembalikan output supply. 5. KESIMPULAN Rangkaian ini merupakan rangkaian power supply, yang mana terdapat : 4 outputan DC yaitu +5V, -5V, +12V dan -12V. Rangkaian yang bekerja secara otomatis. Rangkaian ini akan bekerja apabila LDR mendapatkan cahaya dari luar, dimana pada keadaan terang (intensitas cahaya besar) maka power supply On (bekerja) sedangkan lampu dimmer mati, sebaliknya jika keadaan Laporan Project Elektronika Dasar Page 15 gelap (intensitas cahaya kecil) maka power supply Off (tidak bekerja) sedangkan lampu dimmer menyala. Rangkaian pengaman saat terjadi short. Sehingga tidak terjadi kerusakan pada komponen-komponen. Jika terjadi short, buzzer akan berbunyi dan outputannya off. Untuk mengaktifkannya kembali dengan cara menyentuh touch switch sehingga outputannya on. 6. DAFTAR PUSTAKA http://www.wikipedia.com/ http;://www.electroniclab.com/ http://www.elektroindonesia.com/ Syaifulloh, Ach, Elektronika, Bina Pustaka, Surabaya, 1997 Daryanto,Drs,Teknik Elektronika,Bumi Aksara,Jakarta,2000 Bishop,Owen,Dasar-dasar Elektronika,Erlangga (http://tipsntrik88.files.wordpress.com/2009/07/osc-digitalistilah.jpg&imgrefurl=http://tipsntrik88.wordpress.com/2009/07/0 7/mengenal-lebih-dalam-osciloskop) (http://www.eletronics-tutorials.ws/diode/diode11.) 7.LAmpiran 7.1.Layout Power Supply Laporan Project Elektronika Dasar Page 16 7.2.Layout Dimmer 7.3.Layout Short Circuit and touchswitch Positif Negatif Laporan Project Elektronika Dasar Page 17
