Power Inverter atau biasanya disebut dengan Inverter adalah suatu
rangkaian atau perangkat elektronika yang dapat mengubah arus listrik
searah (DC) ke arus listrik bolak-balik (AC) pada tegangan dan frekuensi
yang dibutuhkan sesuai dengan perancangan rangkaiannya. Sumber-sumber arus
listrik searah atau arus DC yang merupakan Input dari Power Inverter
tersebut dapat berupa Baterai, Aki maupun Sel Surya (Solar
Cell). Bentuk-bentuk Gelombang yang dapat dihasilkan oleh Power
Inverter diantaranya adalah gelombang persegi (square wave), gelombang
sinus (sine wave), gelombang sinus yang dimodifikasi (modified sine wave)
dan gelombang modulasi pulsa lebar (pulse width modulated wave) tergantung
pada desain rangkaian inverter yang bersangkutan.
2. Op-Amp
Operational Amplifier atau lebih dikenal dengan istilah
Op-Amp adalah salah satu dari bentuk IC Linear yang berfungsi
sebagai Penguat Sinyal listrik. Sebuah Op-Amp terdiri dari
beberapa Transistor, Dioda, Resistor dan Kapasitor yang
terinterkoneksi dan terintegrasi sehingga memungkinkannya
untuk menghasilkan Gain (penguatan) yang tinggi pada rentang
frekuensi yang luas. Dalam bahasa Indonesia, Op-Amp atau
Operational Amplifier sering disebut juga dengan Penguat
Operasional. Terminal yang terdapat pada Simbol Op-Amp (Operational
Amplifier/penguat operasional) diantaranya adalah :
Masukan non-pembalik (Non-Inverting) +
Masukan pembalik (Inverting) –
Keluaran Vout
Catu daya positif +V
Catu daya negatif -V
Tetapi, secara umum terminal pada Op-Amp ada 3 yaitu : (1)
Masukan non-pembalik/non-inverting (+), (2) Masukan
pembalik/inverting (-), dan (3) Keluaran Vout.
Karakteristik Faktor Penguat atau Gain pada Op-Amp pada
umumnya ditentukan oleh Resistor Eksternal yang terhubung
diantara Output dan Input pembalik (Inverting Input).
Konfigurasi dengan umpan balik negatif (Negative Feedback)
ini biasanya disebut dengan Closed-Loopconfiguration atau Konfigurasi Lingkar Tertutup. Sedangkan pada Konfigurasi Lingkar Terbuka atau Open-Loop Configuration, besar penguatannya adalah tak terhingga (∞) sehingga
besarnya tegangan output hampir atau mendekati tegangan
Vcc.
3. Ground
Definisi grounding adalah sistem pentanahan yang berfungsi
untuk meniadakan beda potensial sehingga jika ada kebocoran
tegangan atau arus akan langsung dibuang ke bumi. Sistem
grounding pada peralatan kelistrikan dan elektronika adalah
untuk memberikan perlindungan pada seluruh sistem.
Penguat operasional, atau op-amp, adalah penguat diferensial dengan
gain sangat tinggi dengan impedansi masukan tinggi dan impedansi
keluaran rendah. Kegunaan khas dari penguat operasional adalah untuk
memberikan perubahan amplitudo tegangan (amplitudo dan polaritas),
osilator, rangkaian filter, dan berbagai jenis rangkaian
instrumentasi. Sebuah op-amp berisi sejumlah tahapan penguat
diferensial untuk mencapai penguatan tegangan yang sangat
tinggi.
Gambar 14.1 menunjukkan sebuah op-amp dasar dengan dua masukan dan satu
keluaran sebagai hasil menggunakan tahap masukan penguat diferensial.
Setiap input menghasilkan output polaritas (atau fase) yang sama atau
berlawanan, tergantung pada apakah sinyal diterapkan ke input plus (+)
atau minus (-).
Input Berujung Tunggal
Untuk hasil operasi input berujung tunggal yaitu ketika sinyal input
dihubungkan ke satu input dengan input lainnya terhubung ke
ground.
Dalam Gambar 14.2 (a), masukan diterapkan ke masukan plus (dengan
masukan minus di ground), yang menghasilkan keluaran yang memiliki
polaritas yang sama dengan sinyal masukan yang diterapkan. Gambar 14.2
(b) menunjukkan sinyal masukan diterapkan ke masukan minus, keluaran
kemudian berlawanan dalam fase ke sinyal yang diterapkan.
Input Berujung Ganda (Diferensial)
Pada input berujung ganda ini, dimungkinkan untuk menerapkan sinyal
pada setiap masukan.
Gambar 14.3 (a) menunjukkan masukan, V.d, diterapkan antara dua
terminal input (ingat bahwa tidak ada input yang berada di ground),
dengan output berlapis dalam fase yang diterapkan antara input plus (+)
dan minus (-). Gambar 14.3 (b) menunjukkan aksi yang sama yang
dihasilkan ketika dua sinyal terpisah diterapkan ke masukan.
Output Berujung Ganda
Sementara operasi yang dibahas sejauh ini memiliki satu keluaran,
op-amp juga dapat dioperasikan dengan keluaran yang berlawanan, seperti
yang ditunjukkan pada Gambar 14.4. Masukan yang diterapkan ke salah satu
masukan akan menghasilkan keluaran dari kedua terminal keluaran,
keluaran ini selalu berlawanan dalam polaritas.
Gambar 14.5 menunjukkan masukan berujung tunggal dengan keluaran
berujung ganda. Seperti yang ditunjukkan, sinyal yang diterapkan ke
input plus menghasilkan dua output yang diperkuat dengan polaritas yang
berlawanan.
Gambar 14.6 menunjukkan operasi yang sama dengan satu keluaran yang
diukurantara terminal keluaran (tidak terkait dengan ground). Sinyal keluaran
perbedaan ini yaitu V01-V02. Output perbedaan juga
disebut sebagai sebuah sinyal mengambang karena tidak ada output
2 terminalnya berupa terminal ground (referensi).
Gambar 14.7 menunjukkan input yang berbeda serta, operasi output yang
berebda juga. Input diterapkan antara dua terminal input dan output
diambil dari antara dua terminal output. Ini adalah operasi diferensial
sepenuhnya.
Operasi Mode Umum
Ketika sinyal input yang sama diterapkan ke kedua input, hasil operasi
mode umum, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 14.8. Idealnya, kedua
input sama-sama diperkuat, dan karena menghasilkan sinyal polaritas yang
berlawanan pada output, sinyal ini dibatalkan, menghasilkan output 0V.
Praktisnya, sinyal keluaran yang kecil akan dihasilkan.
Penolakan Mode Umum
Fitur penting dari koneksi diferensial adalah bahwa sinyal yang
berlawanan pada input sangat diperkuat, sedangkan sinyal yang umum untuk
dua input hanya sedikit diperkuat. Keseluruhan operasi digunakan untuk
memperkuat sinyal perbedaan sambil menolak sinyal umum di dua masukan.
Karena noise (sinyal input yang tidak diinginkan) umumnya umum untuk
kedua input, koneksi diferensial cenderung memberikan redaman input yang
tidak diinginkan ini sambil memberikan output yang diperkuat dari sinyal
perbedaan yang diterapkan ke input. Fitur operasi ini, disebut sebagai
penolakan mode umum.
1) Apa yang dimaksud dengan Op-Amp?Dan apa kegunaannya?
Jawab :
Penguat operasional, atau op-amp, adalah penguat diferensial dengan gain
sangat tinggi dengan impedansi masukan tinggi dan impedansi keluaran
rendah. Kegunaan khas dari penguat operasional adalah untuk memberikan
perubahan amplitudo tegangan (amplitudo dan polaritas), osilator,
rangkaian filter, dan berbagai jenis rangkaian instrumentasi.
2) Jelaskanlah ciri-ciri Op-Amp yang bersifat ideal dan bagaimana cara
membuat op-amp sebagai komparator?
Jawab :
Berikut ini adalah ciri-ciri Op-amp ideal:
a.Memiliki dua input dengan satu output
b.Impedansi input tinggi
c.Impedansi output rendah
Dalam elektronik, komparator adalah perangkat yang membandingkan dua
tegangan atau arus dan mengeluarkan sinyal digital yang menunjukkan mana
yang lebih besar. Salah satu yang bisa dijadikan komparator adalah Op-Amp.
Cara membuat Op-Amp sebgai komparator adalah dengan memberikan tegangan yang
konstan pada salah satu kaki input op-amp.
1)Apakah perbedaan antara Op-Amp dengan input berujung tunggal
dengan input berujung ganda?
Jawab :
Untuk Op-Amp dengan input berujung tnngal, hasil operasi inputnya yaitu
ketika sinyal input dihubungkan ke satu input dengan input lainnya terhubung
ke ground. Sedangkan untuk Op-Amp dengan input berujung ganda menerapkan sinyal pada setiap masukan, sehingga tidak ada input yang
dihubungkan ke ground.
2) Berdasarkan gambar di bawah ini, tentukanlah nilai Voutput jika nilai V1
dan V2 nya adalah 50 mV!
1) Sebuah penguat op-amp non inverting dengan penguatan 10 kali, jika
sumber tegangan +-15 Volt dan Vin = 2 Volt, maka menghasilkan tegangan output
sebesar?
A. 20 Volt
B. -13,5 Volt
C. 13,5 Volt
D. +-13,5 Volt
E. -20 Volt
Pembahasan :
Berdasarkan rumus disamping, dapat disimpulkan bahwa :
Vout = A x Vin
= 10 x 2
= 20 Volt
Sehingga jawaban yang tepat adalah A = 20 Volt.
2) Pada Rangkaian Dasar Op-Amp, Jika besar tegangan input sama
dengan tegangan output tetapi gelombang sinyal input berbeda fase dengan
gelombang sinyal output. Op-amp ini sering disebut ……A. Inverting amplifier
B. Non-Inverting amplifier
C. Op-amp sebagai penjumlah
D. Differensial amplifier
E. Op-amp sebagai pengurang
Pembahasan:
Rangkaian Op-Amp yang memiliki nilai tegangan input yang sama dengan tegangan
ouput, dimana gelombang sinyal inputnya brebeda fase dengan gelombang
outputnya disebut dengan Inverting amplifier. Sehingga jawaban yang tepat
adalah A.
· Membuat rangkaian menggunakan PIR sensor dan sound sensor
· Memahami komponen Rangkaian PIR sensor dan sound sensor
2. ALAT DAN BAHAN
1. alat
1.Voltmeter
Volt meter DC merupakan alat ukur yang berfungsi untuk mengetahui beda potensial tegangan DC antara 2 titik pada suatu beban listrik atau rangkaian elektronika.
2. ground
Ground atau arde pada instalasi listrik berguna sebagai pencegah terjadinya kontak antara makhluk hidup dengan tegangan listrik yang terekspos akibat terjadi kegagalan isolasi.
3. Power Supply
Sebagai perangkat keras yang berfungsi untuk menyuplai tegangan langsung ke komponen dalam casing yang membutuhkan tegangan.
2. bahan
1. led
Spesifikasi :
* Superior weather resistance
* 5mm Round Standard Directivity
* UV Resistant Eproxy
* Forward Current (IF): 30mA
* Forward Voltage (VF): 1.8V to 2.4V
* Reverse Voltage: 5V
* Operating Temperature: -30℃ to +85℃
* Storage Temperature: -40℃ to +100℃
* Luminous Intensity: 20mcd
Konfigurasi Pin :
* Pin 1 : Positive terminal of LED
* Pin 2 : Negative terminal of LED
2. transistor
Transistor Polarity = NPN
Collector Emitter Voltage V(br)ceo = 30 V
Transition Frequency Typ ft = -
DC Collector Current = 800 mA
Power Dissipation Pd = 500 mV
DC Current Gain hFE =100
Operating Temperature Range = -
Transistor Case Style =TO-18
No. of Pins =3
MSL = -
3. resistor
Specifications
Resistance (Ohms)
1K
Power (Watts)
0.25W, 1/4W
Tolerance
±5%
Packaging
Bulk
Composition
Carbon Film
Temperature Coefficient
350ppm/°C
Lead Free Status
Lead Free
RoHS Status
RoHS Compliant
4. battery
Input voltage: AC 100~240V / DC 10~30V
Output voltage: DC 1~35V
Max. input current: DC 14A
Charging current: 0.1~10A
Discharging current: 0.1~1.0A
Balance current: 1.5A/Cell Max
Max. discharging power: 15W
Max. charging power: AC 100W / DC 250W
Jenis batre yg didukung: LiFe, Lilon, LiPo 1~6S, LiHv 1-6S, Pb 1-12S, NiMH, Cd 1-16S
Ukuran:126x115x49mm
Berat:460gr
5. PIR Sensor
Sensor PIR adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah. Sensor PIR ini bersifat pasif, artinya sensor ini tidak memancarkan sinar infra merah tetapi hanya menerima radiasi sinar infra merah dari luar
Spesifikasi:
Vin : DC 5V 9V.
Radius : 180 derajat.
Jarak deteksi : 5 7 meter.
Output : Digital TTL.
Memiliki setting sensitivitas.
Memiliki setting time delay.
Dimensi : 3,2 cm x 2,4 cm x 2,3 cm.
Berat : 10 gr.
6. Relay
Relay adalah salah satu komponen elektronika yang berfungsi untuk menyambung dan memutuskan arus listrik dalam sebuah rangkaian. Karena fungsi relay tersebut, itulah mengapa komponen yang satu ini juga disebut sebagai saklar
Spesifikasi Relay umumnya adalah tegangan input 5 VDC, 12 VDC atau 48 VDC. Untuk common dan NO NC umumnya 220 vac dengan arus kerja 10 A. Jika spesifikasi relay sudah didapat kita bisa menggunakan contoh umum rangkaian switching relay dibawah ini. Rangkaian switching ini dibantu transistor sebagai pemicu
7. Sensor Suara
a. Spesifikasi :
The range of operating voltage is 3.⅗ V
The operating current is 4~5 mA
The voltage gain 26 dB ((V=6V, f=1kHz)
The sensitivity of the microphone (1kHz) is 52 to 48 dB
The impedance of the microphone is 2.2k Ohm
The frequency of m microphone is16 to 20 kHz
The signal to noise ratio is 54 dB
b. Konfigurasi Pin :
* Pin 1 : Vcc
* Pin 2 : Gnd
* Pin 3 : Vout
8. Operational Amplifier (741)
sebagai penguat dan pengindra sinyal masukkan baik DC maupun AC juga sebagai penguat differensiasi impedansi masukkan tinggi, penguat keluaran impedansi rendah
3. dasar teori
1. Sensor Sound
sensor yang mensensing besaran suara untuk diubah menjadi besaran listrik yang akan dioleh mikrokontroler
2. resistor
Resistor merupakan komponen elektronik yang memiliki dua pin dan didesain untuk mengatur tegangan listrik dan arus listrik. Resistor mempunyai nilai resistansi (tahanan) tertentu yang dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin dimana nilai tegangan terhadap resistansi tersebut berbanding lurus dengan arus yang mengalir, berdasarkan persamaan hukum Ohm:
I=V/R
Resistor digunakan sebagai bagian dari rangkaian elektronik dan sirkuit elektronik, dan merupakan salah satu komponen yang paling sering digunakan. Resistor dapat dibuat dari bermacam-macam komponen dan film, bahkan kawat resistansi (kawat yang dibuat dari paduan resistivitas tinggi seperti nikel-kromium).
3. ground
Ground atau pertanahan adalah bagian dari peralatan listrik rumah. Namun kebanyakan dari masyarakat Indonesia sudah terbiasa menyebut pertanahan atau gruond ini dengan kata arde. Ground atau arde pada instalasi listrik berguna sebagai pencegah terjadinya kontak antara makhluk hidup dengan tegangan listrik yang terekspos akibat terjadi kegagalan isolasi. Ground dalam rumah terpasang dengan dua macam, yaitu untuk instalasi listrik rumah dan instalasi penangkal petir.
4. transistor
Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, di mana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya.
Pada umumnya, transistor memiliki 3 terminal, yaitu Basis (B), Emitor (E) dan Kolektor (C). Tegangan yang di satu terminalnya misalnya Emitor dapat dipakai untuk mengatur arus dan tegangan yang lebih besar daripada arus input Basis, yaitu pada keluaran tegangan dan arus output Kolektor.
5. led
Diode pancaran cahaya (light-emitting diode/ LED) adalah suatu semikonduktor yang memancarkan cahaya monokromatik yang tidak koheren ketika diberi tegangan maju. LED digunakan sebagai indikator lampu bahwa rangkaian tersebut sudah bekerja.
6. battery
Baterai merupakan sebuah alat yang mengubah energi kimia yang tersimpan menjadi energi listrik. Pada percobaan kali ini, baterai berfungsi sebagai sumber daya.
7. PIR Sensor
Sensor PIR (Passive Infrared Receiver) adalah sebuah sensor yang biasa digunakan untuk mendeteksi keberadaan manusia. Sensor PIR adalah sebuah sensor yang menangkap pancaran sinyal inframerah yang dikeluarkan oleh tubuh manusia maupun hewan. Sensor PIR dapat merespon perubahan- perubahan pancaran sinyal inframerah yang dipancarkan oleh tubuh manusia.
Simbol PIE Sensor :
8. Relay
Relay adalah suatu peranti yang bekerja berdasarkan elektromagnetik untuk menggerakan sejumlah kontaktor yang tersusun atau sebuah saklar elektronis yang dapat dikendalikan dari rangkaian elektronik lainnya dengan memanfaatkan tenaga listrik sebagai sumber energinya. Kontaktor akan tertutup (menyala) atau terbuka (mati) karena efek induksi magnet yang dihasilkan kumparan (induktor) ketika dialiri arus listrik. Berbeda dengan saklar, pergerakan kontaktor (on atau off) dilakukan manual tanpa perlu arus listrik.
Simbol Relay :
Cara kerja relay adalah sebagai berikut :
Saat Coil mendapatkan energi listrik (energized) akan menimbulkan gaya elektromanetik
Gaya magnet yang ditimbulkan akan menarik plat/lengan kontak (armature) berpegas (bersifat berlawanan), sehingga menghubungkan 2 titik contact
9. Operational Amplifier (741)
sebagai penguat dan pengindra sinyal masukkan baik DC maupun AC juga sebagai penguat differensiasi impedansi masukkan tinggi, penguat keluaran impedansi rendah
4. PERCOBAAN
1.Langkah Kerja
Siapkan semua bahan dan alat
Hubungkan semua bahan dan alat
Atur tegangan dan hambatan
Jalankan simulasi
2. Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja
Rangkaian Secara Keseluruhan
Prinsip Kerjanya:
Pertama tama saat sensor PIR seseorang yang berada di dekatnya maka pintu akan terbuka dan sistem keamanannya akan dimatikan. Saat itu sensor berlogika 1 dan tegangan keluaran senilai +15v kemudian diumpankan ke kaki inverting op amp. Rumus tegangan keluaran detector inverting ini adalah AOL dikali Vnon-inverting -Vinverting, sehingga hasilnya bernilai negatif dan Tegangan output akan bernilai mendekati Vsaturasi -. Disini tercatat output sebesar -13.5v lalu diumpankan ke resistor dan menuju kaki basis transistor. Disini transistor tidak on karena sensor Vbe lebih kecil dari 0.6v. Sehingga switch pada relay tidak akan berpindah dan batrai yang terhubung pada bagian kiri switch akan mengalirkan arusnya karena terdapat loop tertutup. Sehingga LED akan hidup mengindikasikan kalau sensor berjalan dan Motor bergerak membuka pintu.
Prinsip Kerjanya:
Pertama tama saat sound sensor mendeteksi suara yang dikeluarkan di dekatnya maka pintu akan terbuka dan sistem keamanannya akan dimatikan. Saat itu sensor berlogika 1 dan tegangan keluaran senilai +9v kemudian diumpankan ke kaki inverting op amp. Rumus tegangan keluaran detector inverting ini adalah AOL dikali Vnon-inverting -Vinverting, sehingga hasilnya bernilai negatif dan Tegangan output akan bernilai mendekati Vsaturasi -. Disini tercatat output sebesar -7.51v lalu diumpankan ke resistor dan menuju kaki basis transistor. Disini transistor tidak on karena sensor Vbe lebih kecil dari 0.6v. Sehingga switch pada relay tidak akan berpindah dan batrai yang terhubung pada bagian kiri switch akan mengalirkan arusnya karena terdapat loop tertutup. Sehingga LED akan hidup mengindikasikan akses diterima dan Motor bergerak membuka pintu.
Prinsip Kerjanya:
Pertama tama saat sensor Infrared mendeteksi seseorang yang berada di dekatnya maka pintu akan terbuka dan sistem keamanannya akan dimatikan. Saat itu sensor berlogika 1 dan tegangan keluaran senilai +15v kemudian diumpankan ke kaki inverting op amp. Rumus tegangan keluaran detector inverting ini adalah AOL dikali Vnon-inverting -Vinverting, sehingga hasilnya bernilai negatif dan Tegangan output akan bernilai mendekati Vsaturasi -. Disini tercatat output sebesar -13.5v lalu diumpankan ke resistor dan menuju kaki basis transistor. Disini transistor tidak on karena sensor Vbe lebih kecil dari 0.6v. Sehiingga switch pada relay tidak akan berpindah dan batrai yang terhubung pada bagian kiri switch akan mengalirkan arusnya karena terdapat loop tertutup. Sehingga LED akan hidup mengindikasikan sensor berjalan dan Motor bergerak membuka pintu.
Fitur penting dari koneksi diferensial adalah bahwa sinyal yang
berlawanan pada input sangat diperkuat, sedangkan sinyal yang umum untuk
dua input hanya sedikit diperkuat. Keseluruhan operasi digunakan untuk
memperkuat sinyal perbedaan sambil menolak sinyal umum di dua masukan.
Karena noise (sinyal input yang tidak diinginkan) umumnya umum untuk
kedua input, koneksi diferensial cenderung memberikan redaman input yang
tidak diinginkan ini sambil memberikan output yang diperkuat dari sinyal
perbedaan yang diterapkan ke input. Fitur operasi ini, disebut sebagai
penolakan mode umum.
Berdasarkan rumus disamping, dapat disimpulkan bahwa :
