14.2 Dasar Teori
14.2.1 Pengertian anemometer
Alat pengukur jurusan adalah sebuah perangkat yang digunakan untuk mengukur kecepatan angin, dan merupakan salah satu instrument yang digunakan pada sebuah stasiun cuaca. Istilah ini berasal dari kata dari bahasa yunani yaitu anemos, yang berarti angin. Yang pertama menemukan alat pengukur jurusan angin adalah oleh Leon Battista Alberti. Anemometer ini disabut juga wind speed indicator. Alat ini digunakan untuk mengukur kecepatan angin dalam satuan knots, m/s, km/h dan beaufort.
Anemometer dapat dibagi menjadi 2 kelas yaitu : yang mengukur angin dari kecepatan, dan orang-orang yang mengukur dari tekanan angin, tetapi karena ada hubungan erat antara tekanan dan kecepatan, yang dirancang untuk satu alat pengukur jurusan angin akan memberikan informasi tentang keduanya.
14.2.2 Prinsip kerja anemometer
1. Angin mengadakan tekanan yang kuat pada bagian tekanan yang kuat pada baling-baling yang berbentuk cekung (mangkuk).
2. Bagian yang cekung akan berputar ke satu arah.
3. Poros yang berputar dihubungkan dengan dynamo kecil.
4. Bila baling-baling berputar maka terjadi arus listrik yang besarnya sebanding dengan kecepatan putaran.
5. Besarnya arus listrik dihubungkan dengan galvanometer yang telah ditera dengan satuan kecepatan dalam knots, m/s, km/h dan beaufort.
14.2.3 Kegunaan anemometer
1. Mengukur kecepatan angin
2. Memperkirakan cuaca
3. Memperkirakan tinggi gelombang laut
4. Memperkirakan kecepatan dan arah arus
14.2.4 Anemometer AM - 4201
Gambar 14.1 Anemometer merek Lutron AM – 4201 [request penulis ^_^]
Tabel 14.1 Spesifikasi anemometer merek Lutron AM - 4201
Spesifikasi (hubungi blogger jika diperlukan)
Tampilan:
18 mm (0,7 ") LCD (Liquid Crystal Display), 3 1 / 2 digit
Pengukuran:
m / s (meter per detik)
km / h (kilometer per jam)
ft / min (feet per menit)
knot (mil laut per jam)
Temperatur (° C, ° F)
Data terus
Suhu operasi:
0 ° C sampai 50 ° C (32 ° F ke 122 ° F)
Operasi kelembaban:
Kurang dari 80% RH
Sensor kecepatan udara struktur:
Cengkol gada senjata konvensional dan rendah gesekan
desain-bola bearing
Sensor suhu:
Telanjang-titis k jenis thermocouple probe
Power supply:
006P DC 9V, MN1604 (PP3) baterai (tugas berat jenis) atau setara
Konsumsi daya:
approx. DC 9 mA
Berat:
325 gr. (0,72 LB) termasuk baterai
Dimensi:
Instrumen:
168 x 80 x 35 mm (6,6 x 3,2 x 1,2 inci)
Sensor kepala:
Sepanjang 72 mm dia.
Rabu, 17 Juni 2009
BAB XIII PH METER
13.2. Dasar Teori
Instrumen pH meter adalah peralatan laboratorium yang digunakan untuk menentukan pH atau tingkat keasaman dari suatu sistem larutan. Tingkat keasaman dari suatu zat, ditentukan berdasarkan keberadaan jumlah ion hidrogen dalam larutan. Yang dapat dinyatakan dengan persamaan:
pH = - log [H+]
Pengukuran sifat keasaman dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu:
a. Kertas Lakmus
Terdapat dua jenis kertas lakmus, yaitu kertas lakmus merah dan kertas lakmus biru. Penggunaan kertas lakmus hanya sekali pakai.Nilai pH yang terukur hanya bersifat pendekatan, jika suatu senyawa merubah warna kertas lakmus merah menjadi biru, maka dia bersifat basa, sedangkan jika suatu senyawa merubah warna kertas lakmus biru menjadi merah, maka ia bersifat asam. Pengukuran hanya bersifatkualitatif, hasil yang diperoleh relatif tidak begitu akurat. Kertas lakmus dengan kombinasi beberapa indikator ada yang dapat digunakan yakni dengan pencocokan kala, kertas lakmus jenis ini mengkombinasikan 4 indikator yang berbeda warna. Kombinasi warna yang berbeda diberi skala 1-14 sesuai dengan pH sistem yang diukur.
b. pHmeter
Keuntungan dari penggunaan pHmeter dalam menentukan tingkat keasaman suatu senyawa adalah:
- Pemakaiannya bisa berulang-ulang
- Nilai pH terukur relatif cukup akurat
Instrumen yang digunakan dalam pHmeter dapat bersifat analog maupun digital. Sebagaimana alat yang lain, untuk mendapatkan hasil pengukuran yang baik, maka diperlukan perawatan dan kalibrasi pHmeter. Pada penggunaan pHmeter, kalibrasi alat harus diperhatikan sebelum dilakukan pengukuran. Seperti diketahui prinsip utama pHmeter adalah pengukuran arsu listrik yang tercatat pada sensor pH akibat suasana ionik di larutan. Stabilitas sensor harus selalu dijaga dan caranya adalah dengan kalibrasi alat. Kalibrasi terhadap pHmeter dilakukan dengan:
Larutan buffer standar : pH = 4,01 ; 7,00 ; 10,01
Penentuan kalibrasinya dapat dilakukan dengan cara:
a. Teknik satu titik
Yaitu pada sekitar pH yang akan diukur, yakni kalibrasi dengan buffer standar pH 4,01 untuk sistem asam, buffer standar pH 7,00 untuk sistem netral, dan buffer standar pH 10,01 untuk sistem basa.
b. Teknik dua titik (diutamakan)
Apabila sistem bersifat asam, maka digunakan 2 buffer standar berupa pH 4,01 dan 7,00. dan apabila sistem bersifat basa, digunakan 2 buffer standar berupa pH 7,00 dan 10,01
c. Teknik multi titik
Kalibrasi dilakukan dengan menggunakan 3 buffer standar.Untuk sistem dengan pH < 2,00 atau > 12,00, sering terjadi ketidaknormalan elektroda, kelemahan ini dipengaruhi oleh jenis alat yang digunakan. Untuk pengukuran yang dilakukan dalam waktu yang lama, maka diperlukan proses kalibrasi secara periodik selang 1,5 – 2 jam, Hal ini untuk menjaga kestabilan dari alat pHmeter yang digunakan, sehingga tetap dapat diperoleh hasil pengukuran yang bagus. Untuk keperluan kalibrasi ini dapat menggunakan buffer pH yang ada di pasaran, skala yang biasa digunakan adalah:
pH = 4,01 merah; pH = 7,00 hijau; pH = 10,00 biru
Selain itu, untuk lebih menjaga keawetan sensor, maka perlakuan sensor apabila tidak dipakai harus direndam/tercelup dalam aquades. Proses kalibrasi dan perlakuan pHmeter seperti yang diterangkan di atas akan dapat memberikan hasil pengukuran pH yang akurat dan presisi.
Secara umum, faktor yang menjadi sumber kesalahan dalam pengukuran sehingga menimbulkan variasi hasil, antara lain adalah:
1. Perbedaan yang terdapat pada obyek yang diukur.
Hal ini dapat diatasi dengan:
a. Obyek yang akan dianalisis diperlakukan sedemikian rupa sehingga diperoleh ukuran kualitas yang homogen
b. Menggunakan teknik sampling yang benar
2. Perbedaan situasi pada saat pengukuran
Perbedaan ini dapat diatasi dengan cara mengenali persamaan dan perbedaan suatu obyek yang terdapat pada situasi yang sama. Dengan demikian sifat-sifat dari obyek dapat diprediksikan.
3. Perbedaan alat dan instrumentasi yang digunakan
Cara yang digunakan untuk mengatasinya adalah dengan menggunakan alat pengatur yang terkontrol dan telah terkalibrasi.
4. Perbedaan penyelenggaraan/administrasi
Kendala ini diatasi dengan menyelesaikan permasalahannon-teknis dengan baik sehingga keadaan peneliti selalu siap untuk sehingga melakukan kerja.
5. Perbedaan pembacaan hasil pengukuran
Kesalahan ini dapat diatasi dengan selalu berupaya untuk mengenali alat atau instrumentasi yang akan digunakan terlebih dahulu.
Dari lima faktor penyebab kesalahan dalam bidang analitik maka peralatan dan instrumentasi sangat berpengaruh. Peralatan pada dasarnya harus dikendalikan oleh pemakainya. Untuk peralatan mekanis yang baru relatif semua sistem sudah berjalan dengan optimal, sebaliknya untuk alat yang sudah berumur akan banyak menimbulkan ketidak optimuman karena komponen aus, korosi dan sebagainya. Demikian juga peralatan elektrik, pencatatan harus selalu dikalibrasi dan dicek ulang akurasinya. Untk peralatan yang menggunakan sensor atau detektor maka perawatan dan kalibrasi akan berperan penting. Berikut disajikan contoh peranan kalibrasi pada pHmeter
Instrumen pH meter adalah peralatan laboratorium yang digunakan untuk menentukan pH atau tingkat keasaman dari suatu sistem larutan. Tingkat keasaman dari suatu zat, ditentukan berdasarkan keberadaan jumlah ion hidrogen dalam larutan. Yang dapat dinyatakan dengan persamaan:
pH = - log [H+]
Pengukuran sifat keasaman dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu:
a. Kertas Lakmus
Terdapat dua jenis kertas lakmus, yaitu kertas lakmus merah dan kertas lakmus biru. Penggunaan kertas lakmus hanya sekali pakai.Nilai pH yang terukur hanya bersifat pendekatan, jika suatu senyawa merubah warna kertas lakmus merah menjadi biru, maka dia bersifat basa, sedangkan jika suatu senyawa merubah warna kertas lakmus biru menjadi merah, maka ia bersifat asam. Pengukuran hanya bersifatkualitatif, hasil yang diperoleh relatif tidak begitu akurat. Kertas lakmus dengan kombinasi beberapa indikator ada yang dapat digunakan yakni dengan pencocokan kala, kertas lakmus jenis ini mengkombinasikan 4 indikator yang berbeda warna. Kombinasi warna yang berbeda diberi skala 1-14 sesuai dengan pH sistem yang diukur.
b. pHmeter
Keuntungan dari penggunaan pHmeter dalam menentukan tingkat keasaman suatu senyawa adalah:
- Pemakaiannya bisa berulang-ulang
- Nilai pH terukur relatif cukup akurat
Instrumen yang digunakan dalam pHmeter dapat bersifat analog maupun digital. Sebagaimana alat yang lain, untuk mendapatkan hasil pengukuran yang baik, maka diperlukan perawatan dan kalibrasi pHmeter. Pada penggunaan pHmeter, kalibrasi alat harus diperhatikan sebelum dilakukan pengukuran. Seperti diketahui prinsip utama pHmeter adalah pengukuran arsu listrik yang tercatat pada sensor pH akibat suasana ionik di larutan. Stabilitas sensor harus selalu dijaga dan caranya adalah dengan kalibrasi alat. Kalibrasi terhadap pHmeter dilakukan dengan:
Larutan buffer standar : pH = 4,01 ; 7,00 ; 10,01
Penentuan kalibrasinya dapat dilakukan dengan cara:
a. Teknik satu titik
Yaitu pada sekitar pH yang akan diukur, yakni kalibrasi dengan buffer standar pH 4,01 untuk sistem asam, buffer standar pH 7,00 untuk sistem netral, dan buffer standar pH 10,01 untuk sistem basa.
b. Teknik dua titik (diutamakan)
Apabila sistem bersifat asam, maka digunakan 2 buffer standar berupa pH 4,01 dan 7,00. dan apabila sistem bersifat basa, digunakan 2 buffer standar berupa pH 7,00 dan 10,01
c. Teknik multi titik
Kalibrasi dilakukan dengan menggunakan 3 buffer standar.Untuk sistem dengan pH < 2,00 atau > 12,00, sering terjadi ketidaknormalan elektroda, kelemahan ini dipengaruhi oleh jenis alat yang digunakan. Untuk pengukuran yang dilakukan dalam waktu yang lama, maka diperlukan proses kalibrasi secara periodik selang 1,5 – 2 jam, Hal ini untuk menjaga kestabilan dari alat pHmeter yang digunakan, sehingga tetap dapat diperoleh hasil pengukuran yang bagus. Untuk keperluan kalibrasi ini dapat menggunakan buffer pH yang ada di pasaran, skala yang biasa digunakan adalah:
pH = 4,01 merah; pH = 7,00 hijau; pH = 10,00 biru
Selain itu, untuk lebih menjaga keawetan sensor, maka perlakuan sensor apabila tidak dipakai harus direndam/tercelup dalam aquades. Proses kalibrasi dan perlakuan pHmeter seperti yang diterangkan di atas akan dapat memberikan hasil pengukuran pH yang akurat dan presisi.
Secara umum, faktor yang menjadi sumber kesalahan dalam pengukuran sehingga menimbulkan variasi hasil, antara lain adalah:
1. Perbedaan yang terdapat pada obyek yang diukur.
Hal ini dapat diatasi dengan:
a. Obyek yang akan dianalisis diperlakukan sedemikian rupa sehingga diperoleh ukuran kualitas yang homogen
b. Menggunakan teknik sampling yang benar
2. Perbedaan situasi pada saat pengukuran
Perbedaan ini dapat diatasi dengan cara mengenali persamaan dan perbedaan suatu obyek yang terdapat pada situasi yang sama. Dengan demikian sifat-sifat dari obyek dapat diprediksikan.
3. Perbedaan alat dan instrumentasi yang digunakan
Cara yang digunakan untuk mengatasinya adalah dengan menggunakan alat pengatur yang terkontrol dan telah terkalibrasi.
4. Perbedaan penyelenggaraan/administrasi
Kendala ini diatasi dengan menyelesaikan permasalahannon-teknis dengan baik sehingga keadaan peneliti selalu siap untuk sehingga melakukan kerja.
5. Perbedaan pembacaan hasil pengukuran
Kesalahan ini dapat diatasi dengan selalu berupaya untuk mengenali alat atau instrumentasi yang akan digunakan terlebih dahulu.
Dari lima faktor penyebab kesalahan dalam bidang analitik maka peralatan dan instrumentasi sangat berpengaruh. Peralatan pada dasarnya harus dikendalikan oleh pemakainya. Untuk peralatan mekanis yang baru relatif semua sistem sudah berjalan dengan optimal, sebaliknya untuk alat yang sudah berumur akan banyak menimbulkan ketidak optimuman karena komponen aus, korosi dan sebagainya. Demikian juga peralatan elektrik, pencatatan harus selalu dikalibrasi dan dicek ulang akurasinya. Untk peralatan yang menggunakan sensor atau detektor maka perawatan dan kalibrasi akan berperan penting. Berikut disajikan contoh peranan kalibrasi pada pHmeter
BAB XII PENGENALAN DAN PENGGUNAAN SENSOR KELEMBABAN
12.2. Dasar Teori
12.2.1. Sensor kelembaban
Kelembapan mutlak (absolut) adalah bilangan yang menunjukkan berapa gram uap air yang tertampung dalam satu meter kubik udara.Kelembapan nisbi (relatif) adalah bilangan yang menunjukkan berapa persen perbandingan antara uap air yang ada dalam udara saat pengukuran dan jumlah uap air maksimum yang dapat ditampung oleh udara tersebut.
Gambar 12.1. Rumus kelembapan nisbi(hubungi blogger jika diperlukan)
Temperatur dan kelembaban merupakan aspek yang penting dalam menentukan kondisi cuaca pada suatu daerah. Banyak hal yang sangat bergantung pada kondisi temperatur dan kelembaban pada daerah tersebut. Makhluk hidup pun sangat bergantung pada kondisi temperatur dan kelembaban daerah yang ditempatinya. Aplikasi ini berfungsi untuk mendeteksi temperatur dan kelembaban pada suatu tempat. Modul yang digunakan adalah:
a. DT-51 MinSys ver. 3.0
b. DT-51 I2C ADDA
c. Modul LCD
d. LM35DZ
e. RHK1AN
Dalam melakukan pengukuran kelembaban pada suatu daerah maka kita harus memasukkan temperature sebagai faktor yang sangat berpengaruh terhadap kelembaban tersebut. Kelembaban Relatif/Relative Humidity (RH) adalah suatu perbandingan yang dinyatakan dalam prosentase, banyaknya persen uap air di dalam atmosfer terhadap jumlah yang dibutuhkan untuk memenuhinya pada suhu yang sama. Kelembaban relatif berubah-ubah menyesuaikan suhu.RH 50% "± 5%", simbol "± 5%"menjelaskan adanya batas toleransi 5%, yaitu lebih 2,5% atau kurang 2,5% dari standar 50%, yang berarti tidak boleh kurang dari 47,5% dan lebih dari 52,5% Suhu 20 oC "± 2 oC"; simbol "± 2 oC " menjelaskan adanya batas toleransi 2 oC, yaitu lebih satu atau kurang satu dari standar 20 oC, yang berarti tidak boleh kurang dari 19 oC dan lebih dari 21 oC.
Sensor kelembaban untuk mengukur kelembaban udara relatif (RH) digunakan pada banyak aplikasi, salah satunya Radiosonde. Radiosonde adalah instrumen elektronik yang digantung pada balon hidrogen/helium, dilepas ke atmosfir hingga ketinggian 30 km untuk mengukur temperatur, kelembaban, dan tekanan udara, serta arah dan kecepatan angin. Pembuatan sensor kelembaban ini disesuaikan dengan pemrosesan IC standar agar dapat diintegrasikan dengan rangkaian lain pada satu keping silikon tunggal. Syarat-syarat kompatibilitas sudah dipenuhi, meliputi bahan, daya tahan terhadap bahan kimia, tahapan proses dan perlakuan terhadap kontaminasi.
Sensor kelembaban yang dirancang bertipe kapasitif, menggunakan polymethyl methacryllate (PMMA) berikatan silang sebagai material dielektriknya. Prototip lab sensor difabrikasi menggunakan teknologi pemrosesan 10 um. Karakteristik sensor diukur beberapa temperatur yang berbeda dengan luas sensor berbeda, dengan dan tanpa lubang pada lapisan metal atas.
Sensor dengan luas 12 mm2 memiliki sensitivitas 0,41 pF/%RH, respon waktu max. 9 s, koefisien temperatur max. 0,07 pF/oC, kapasitansi 55% RH sebesar 135 pF, menunjukkan kinerja yang relatif baik, dan dapat disempurnakan untuk digunakan pada aplikasi Radiosonde.
12.2.2. Aplikasi sensor kelembaman
Sensor Relative Humidity HS-15P adalah sensor kelembaban relatif. Karakteristik dari sensor HS-15P adalah seperti pada Tabel 1. Pada dasarnya cara kerja dari sensor ini adalah mendeteksi besarnya kelembaban relatif udara disekitar sensor tersebut, yang menghasilkan perubahan nilai impedansi sensor. Semakin besar tingkat kelembaban relatif maka semakin kecil pula nilai impedansi sensor. Kurva perbandingan antara besarnya perubahan resitansi dan besarnya perubahan kelembaban relatif untuk sensor HS-15P adalah seperti pada gambar 1.
Gambar 12.2 Kurva perbandingan antara besarnya perubahan resitansi dan besarnya perubahan kelembaban relatif untuk sensor HS-15P
(hubungi blogger jika diperlukan)
Tabel 12.1. Karakteristik, tegangan kerja sensor HS-15P
(hubungi blogger jika diperlukan)
Sesuai dengan tabel karakteristik, tegangan kerja sensor HS-15P adalah 1VAC dengan frekuensi antara 50Hz sampai 1KHz, dengan jangkauan kepekaan antara 20% sampai 100% RH (Relative Humidity). Untuk mengetahui besarnya impedansi sensor sesuai dengan tingkat kelembaban yang dideteksi dapat dilihat pada gambar 7.1. Sebagai contoh untuk tingkat kelembaban 50%RH dan suhu ruangan adalah 25°C, maka sesuai grafik pada gambar 7.1, impedansi sensor adalah sekitar 60KW.
Contoh rangkaian aplikasi dari sensor HS-15P adalah seperti pada gambar 7. 2. Tingkat kelembaban relatif yang dideteksi oleh sensor dapat diketahui dengan mengukur besarnya Vout, semakin kecil impedansi sensor maka tegangan pada RL (Vout) akan semakin besar. Dari besarnya Vout dapat diketahui besarnya impedansi sensor, sehingga kelembaban relatif udara dapat diketahui, sesuai dengan grafik gambar 7.1
Gambar 12.3. Rangkaian aplikasi dari sensor HS-15P
(hubungi blogger jika diperlukan)
Tegangan keluaran (Vout) pada rangkaian seperti pada gambar 7.2 adalah tegangan AC dengan orde milivolt, karena tegangan keluaran tersebut masih terlalu kecil, maka perlu diperkuat lagi. Penguatan tegangan Vout menggunakan modul OP-01, dengan mode penguatan non-inverting, dengan penguatan sebesar sekitar 1,3x.. Hasil penguatan ini berbentuk tegangan DC yang mengandung sinyal AC yang telah diperkuat 1,3x. Hasil penguatan sinyal AC ini kemudian diratakan menjadi tegangan DC. Contoh rangkaian penguat tingkat pertama tegangan keluaran sensor menggunakan modul OP-01 adalah seperti pada gambar 7.4. .
Gambar 12.4 . Rangkaian penguat tingkat pertama tegangan keluaran sensor menggunakan modul OP-01
(hubungi blogger jika diperlukan)
Setelah tegangan keluaran sensor diperkuat oleh penguat tingkat pertama, lalu keluaran dari penguat tingkat pertama ini diumpankan kesebuah substractor untuk pengaturan Zero Offset, atau offset nol dari sensor. Substractor ini berfungsi sebagai pengurang tegangan keluaran dari sensor agar mendapat offset nol. Tegangan pengurang dapat dirubah-rubah dengan memutar VR, sehingga offset nol dari sensor dapat diatur. Rangkaian konfigurasi substarctor menggunakan modul OP-01 adalah seperti pada gambar 7.5.
Gambar 12.5 Rangkaian konfigurasi substarctor menggunakan modul OP-01
(hubungi blogger jika diperlukan)
Tegangan keluaran dari substractor kemudian diumpankan ke modul ADC0809 dengan terlebih dahulu diperkuat pada penguat tingkat ke 2, menggunakan modul OP-01 mode non-inverting amplifier, dengan tingkat penguatan yang dapat diatur seusai dengan keperluan, pada aplikasi ini penguatan diatur sebesar 3x. Keluaran dari penguat tingkat kedua ini kemudian diumpankan ke modul ADC0809 untuk dikonversi kebentuk digital, hasil konversi kebentuk digital ini yang akan diolah oleh modul DST-52 dan hasilnya ditampilkan pada modul LCD. Rangkaian konfigurasi penguat tingkat kedua menggunakan modul OP-01 adalah seperti pada gambar 7.6
Gambar 12.6. Rangkaian konfigurasi penguat tingkat kedua menggunakan modul OP-01
(hubungi blogger jika diperlukan)
12.2.1. Sensor kelembaban
Kelembapan mutlak (absolut) adalah bilangan yang menunjukkan berapa gram uap air yang tertampung dalam satu meter kubik udara.Kelembapan nisbi (relatif) adalah bilangan yang menunjukkan berapa persen perbandingan antara uap air yang ada dalam udara saat pengukuran dan jumlah uap air maksimum yang dapat ditampung oleh udara tersebut.
Gambar 12.1. Rumus kelembapan nisbi(hubungi blogger jika diperlukan)
Temperatur dan kelembaban merupakan aspek yang penting dalam menentukan kondisi cuaca pada suatu daerah. Banyak hal yang sangat bergantung pada kondisi temperatur dan kelembaban pada daerah tersebut. Makhluk hidup pun sangat bergantung pada kondisi temperatur dan kelembaban daerah yang ditempatinya. Aplikasi ini berfungsi untuk mendeteksi temperatur dan kelembaban pada suatu tempat. Modul yang digunakan adalah:
a. DT-51 MinSys ver. 3.0
b. DT-51 I2C ADDA
c. Modul LCD
d. LM35DZ
e. RHK1AN
Dalam melakukan pengukuran kelembaban pada suatu daerah maka kita harus memasukkan temperature sebagai faktor yang sangat berpengaruh terhadap kelembaban tersebut. Kelembaban Relatif/Relative Humidity (RH) adalah suatu perbandingan yang dinyatakan dalam prosentase, banyaknya persen uap air di dalam atmosfer terhadap jumlah yang dibutuhkan untuk memenuhinya pada suhu yang sama. Kelembaban relatif berubah-ubah menyesuaikan suhu.RH 50% "± 5%", simbol "± 5%"menjelaskan adanya batas toleransi 5%, yaitu lebih 2,5% atau kurang 2,5% dari standar 50%, yang berarti tidak boleh kurang dari 47,5% dan lebih dari 52,5% Suhu 20 oC "± 2 oC"; simbol "± 2 oC " menjelaskan adanya batas toleransi 2 oC, yaitu lebih satu atau kurang satu dari standar 20 oC, yang berarti tidak boleh kurang dari 19 oC dan lebih dari 21 oC.
Sensor kelembaban untuk mengukur kelembaban udara relatif (RH) digunakan pada banyak aplikasi, salah satunya Radiosonde. Radiosonde adalah instrumen elektronik yang digantung pada balon hidrogen/helium, dilepas ke atmosfir hingga ketinggian 30 km untuk mengukur temperatur, kelembaban, dan tekanan udara, serta arah dan kecepatan angin. Pembuatan sensor kelembaban ini disesuaikan dengan pemrosesan IC standar agar dapat diintegrasikan dengan rangkaian lain pada satu keping silikon tunggal. Syarat-syarat kompatibilitas sudah dipenuhi, meliputi bahan, daya tahan terhadap bahan kimia, tahapan proses dan perlakuan terhadap kontaminasi.
Sensor kelembaban yang dirancang bertipe kapasitif, menggunakan polymethyl methacryllate (PMMA) berikatan silang sebagai material dielektriknya. Prototip lab sensor difabrikasi menggunakan teknologi pemrosesan 10 um. Karakteristik sensor diukur beberapa temperatur yang berbeda dengan luas sensor berbeda, dengan dan tanpa lubang pada lapisan metal atas.
Sensor dengan luas 12 mm2 memiliki sensitivitas 0,41 pF/%RH, respon waktu max. 9 s, koefisien temperatur max. 0,07 pF/oC, kapasitansi 55% RH sebesar 135 pF, menunjukkan kinerja yang relatif baik, dan dapat disempurnakan untuk digunakan pada aplikasi Radiosonde.
12.2.2. Aplikasi sensor kelembaman
Sensor Relative Humidity HS-15P adalah sensor kelembaban relatif. Karakteristik dari sensor HS-15P adalah seperti pada Tabel 1. Pada dasarnya cara kerja dari sensor ini adalah mendeteksi besarnya kelembaban relatif udara disekitar sensor tersebut, yang menghasilkan perubahan nilai impedansi sensor. Semakin besar tingkat kelembaban relatif maka semakin kecil pula nilai impedansi sensor. Kurva perbandingan antara besarnya perubahan resitansi dan besarnya perubahan kelembaban relatif untuk sensor HS-15P adalah seperti pada gambar 1.
Gambar 12.2 Kurva perbandingan antara besarnya perubahan resitansi dan besarnya perubahan kelembaban relatif untuk sensor HS-15P
(hubungi blogger jika diperlukan)
Tabel 12.1. Karakteristik, tegangan kerja sensor HS-15P
(hubungi blogger jika diperlukan)
Sesuai dengan tabel karakteristik, tegangan kerja sensor HS-15P adalah 1VAC dengan frekuensi antara 50Hz sampai 1KHz, dengan jangkauan kepekaan antara 20% sampai 100% RH (Relative Humidity). Untuk mengetahui besarnya impedansi sensor sesuai dengan tingkat kelembaban yang dideteksi dapat dilihat pada gambar 7.1. Sebagai contoh untuk tingkat kelembaban 50%RH dan suhu ruangan adalah 25°C, maka sesuai grafik pada gambar 7.1, impedansi sensor adalah sekitar 60KW.
Contoh rangkaian aplikasi dari sensor HS-15P adalah seperti pada gambar 7. 2. Tingkat kelembaban relatif yang dideteksi oleh sensor dapat diketahui dengan mengukur besarnya Vout, semakin kecil impedansi sensor maka tegangan pada RL (Vout) akan semakin besar. Dari besarnya Vout dapat diketahui besarnya impedansi sensor, sehingga kelembaban relatif udara dapat diketahui, sesuai dengan grafik gambar 7.1
Gambar 12.3. Rangkaian aplikasi dari sensor HS-15P
(hubungi blogger jika diperlukan)
Tegangan keluaran (Vout) pada rangkaian seperti pada gambar 7.2 adalah tegangan AC dengan orde milivolt, karena tegangan keluaran tersebut masih terlalu kecil, maka perlu diperkuat lagi. Penguatan tegangan Vout menggunakan modul OP-01, dengan mode penguatan non-inverting, dengan penguatan sebesar sekitar 1,3x.. Hasil penguatan ini berbentuk tegangan DC yang mengandung sinyal AC yang telah diperkuat 1,3x. Hasil penguatan sinyal AC ini kemudian diratakan menjadi tegangan DC. Contoh rangkaian penguat tingkat pertama tegangan keluaran sensor menggunakan modul OP-01 adalah seperti pada gambar 7.4. .
Gambar 12.4 . Rangkaian penguat tingkat pertama tegangan keluaran sensor menggunakan modul OP-01
(hubungi blogger jika diperlukan)
Setelah tegangan keluaran sensor diperkuat oleh penguat tingkat pertama, lalu keluaran dari penguat tingkat pertama ini diumpankan kesebuah substractor untuk pengaturan Zero Offset, atau offset nol dari sensor. Substractor ini berfungsi sebagai pengurang tegangan keluaran dari sensor agar mendapat offset nol. Tegangan pengurang dapat dirubah-rubah dengan memutar VR, sehingga offset nol dari sensor dapat diatur. Rangkaian konfigurasi substarctor menggunakan modul OP-01 adalah seperti pada gambar 7.5.
Gambar 12.5 Rangkaian konfigurasi substarctor menggunakan modul OP-01
(hubungi blogger jika diperlukan)
Tegangan keluaran dari substractor kemudian diumpankan ke modul ADC0809 dengan terlebih dahulu diperkuat pada penguat tingkat ke 2, menggunakan modul OP-01 mode non-inverting amplifier, dengan tingkat penguatan yang dapat diatur seusai dengan keperluan, pada aplikasi ini penguatan diatur sebesar 3x. Keluaran dari penguat tingkat kedua ini kemudian diumpankan ke modul ADC0809 untuk dikonversi kebentuk digital, hasil konversi kebentuk digital ini yang akan diolah oleh modul DST-52 dan hasilnya ditampilkan pada modul LCD. Rangkaian konfigurasi penguat tingkat kedua menggunakan modul OP-01 adalah seperti pada gambar 7.6
Gambar 12.6. Rangkaian konfigurasi penguat tingkat kedua menggunakan modul OP-01
(hubungi blogger jika diperlukan)
BAB XI TACHOMETER DAN OPTOCOUPLER SEBAGAI SENSOR TACHOMETER
11.2 Dasar Teori
11.2.1 Mengukur Kecepatan Putaran
Kecepatan putaran motor sama dengan jumlah putaran motor dalam periode tertentu, misalnya putaran per menit (Rpm) atau kecepatan per detik (Rps). Alat ukur yang digunakan adalah indikator kecepatan sering disebut tachometer. Tachometer ditempelkan langsung pada poros sebuah motor dan dibaca putarannya pada skala yang ada. Tachometer yang modern menggunakan prinsip sinar laser, bekerjanya lebih sederhana, yaitu berkas sinar laser ditembakkan pada poros dan display digital akan menunjukkan putaran poros motor. Kecepatan motor diukur dengan alat tachometer, pengukuran dilakukan pada poros rotor. Ada tachometer analog dan tachometer digital.
11.2.2 Tachometer
11.2.2.1 Pengertian Tachometer
Tachometer adalah suatu piranti yang memberikan output yang proporsional terhadap kecepatan putar (kecepatan sudut).
Metode untuk mengukur data kecepatan putar pada tachometer
1. Diukur langsung pada potensiometer.
2. Menggunakan penurunan waktu yang diambil untuk setiap pilihan celah yang dilewati cahaya laser.
Macam-macam Tachometer :
1. Tachometer optik adalah sebuah alat untuk mengukur kecepatan sudut putar dengan besaran rpm. Tachometer optik terdiri dari jalur atau garis (stripe) yang terdapat di dalam batang lalu terdapat sebuah atau lebih photosensor yang menghadap pada batang tersebut.
Gambar 11.1 Tachometer optic(hubungi blogger jika diperlukan)
Cara kerjanya setiap batang tersebut berputar maka photosensor akan mendeteksi jumlah stripe yang melewatinya. Kemudian akan menghasilkan output yang akan berbentuk pulsa. Pada gelombang pulsa tersebut periode ≈ kebalikan dari kecepatan angular. Dapat diukur dengan menggunakan rangkaian counter seperti yang digambarkan pada encoder batang optik. Keunggulan tachometer optic ialah memiliki photosensor sehingga dapat mendeteksi setiap garis yang melewatinya, sedangkan kelemahannya tidak dapat merasakan posisi dan jarak, namun dapat diatasi dengan memasang 2 buah photosensor
2. Tachometer Rotor bergigi terdiri dari sebuah sensor tetap dan sebuah pemutar gerigi, roda, dan bahan besi. Ada 2 jenis sensor yang digunakan :
a. Variable reluctance sensor
b. Hall effect sensor
Terdapat magnet yang menggantung sebagai sensornya
Gambar 11.2 Tachometer rotor bergigi
Cara kerjanya adalah rotor berputar, kemudian bagian rotor bergigi yang akan diukur. Sensor yang berupa magnet akan mendeteksi setiap gerigi tersebut yang melewatinya. Setiap gerigi melewatinya maka medan magnet akan bertambah dan menginduksi tegangan pada belitan kawat sehingga akan dihasilkan pulsa. Pulsa tersebut akan dikonversi menjadi sebuah gelombang kotak yang bersih dengan rangkaian ambang detector. Keunggulan tachometer gerigi ini ialah Memberikan sebuah pulsa setiap waktu apabila gigi besi melewatinya dan menghasilkan pulsa yang berupa sinyal kotak yang jernih.
3. Tachometer DC adalah sebuah generator DC yang memproduksi tegangan keluaran DC yang proporsional dengan kecepatan batang. Terdiri dari magnet permanen dan bagian yang beputar yang terbuat dari koil, dan juga terjadi konversi langsung.
Gambar 11.3 Tachometer DC(hubungi blogger jika diperlukan)
Prinsip kerjanya adalah terjadinya proses konversi langsung antara kecepatan dan tegangan. Tachometer inilah yang digunakan dalam praktikum instrumentasi kelautan dalam kesempatan kali ini. Keunggulan tachometer DC ini ialah untuk menjaga inersia turun dapat diatasi dengan penggunaan sikat sedangkan kelemahan sendiri yaitu penggunaan sikat untuk menjaga inersia dapat aus.
11.2.3 Optocoupler
11.2.3.1 Pengertian Optocoupler
Optocoupler adalah suatu piranti yang terdiri dari 2 bagian yaitu transmitter dan receiver, yaitu antara bagian cahaya dengan bagian deteksi sumber cahaya terpisah. Biasanya optocoupler digunakan sebagai saklar elektrik, yang bekerja secara otomatis, optocoupler atau optoisolator merupakan komponen penggandeng (coupling) antara rangkaian input dengan rangkaian output yang menggunakan media cahaya (opto) sebagai penghubung. Dengan kata lain, tidak ada bagian yg konduktif antara kedua rangkaian tersebut. Optocoupler sendiri terdiri dari 2 bagian, yaitu transmitter (pengirim) dan receiver (penerima).
Phototransistor merupakan suatu transistor yang peka terhadap tenaga cahaya. Suatu sumber cahaya menghasilkan energi panas, begitu pula dengan spektrum infra merah. Karena spekrum infra mempunyai efek panas yang lebih besar dari cahaya tampak, maka phototransistor lebih peka untuk menangkap radiasi dari sinar infra merah. jika dilihat dari penggunaannya, optocoupler biasa digunakan untuk mengisolasi common rangkaian input dengan common rangkaian output. Sehingga supply tegangan untuk masing2 rangkaian tidak saling terbebani dan juga untuk mencegah kerusakan pada rangkaian kontrol (rangkaian input).
Gambar 11.4 Gambar sensor cahaya (optocoupler) dan piringan sensor
(hubungi blogger jika diperlukan)
Tujuan utama dari digunakan sensor cahaya dan piringan sensor adalah untuk mendapatkan data kecepatan putaran dari setiap roda. Piringan sensor yang digunakan dibuat dari negatif-film yang dijepit oleh dua buah acrylic transparan agar semakin presisi pembacaan datanya. Sedangkan sensor cahaya yang digunakan adalah optocoupler. Optocoupler merupakan gabungan dari LED infra merah dengan fototransistor yang terbungkus menjadi satu chips.
Ditinjau dari penggunaanya, fisik optocoupler dapat berbentuk bermacam-macam. Bila hanya digunakan untuk mengisolasi level tegangan atau data pada sisi transmitter dan sisi receiver, maka optocoupler ini biasanya dibuat dalam bentuk solid (tidak ada ruang antara LED dan phototransistor). Sehingga sinyal listrik yang ada pada input dan otput akan terisolasi. Dengan kata lain optocoupler ini digunakan sebagai optoisolator jenis IC.
11.2.1 Mengukur Kecepatan Putaran
Kecepatan putaran motor sama dengan jumlah putaran motor dalam periode tertentu, misalnya putaran per menit (Rpm) atau kecepatan per detik (Rps). Alat ukur yang digunakan adalah indikator kecepatan sering disebut tachometer. Tachometer ditempelkan langsung pada poros sebuah motor dan dibaca putarannya pada skala yang ada. Tachometer yang modern menggunakan prinsip sinar laser, bekerjanya lebih sederhana, yaitu berkas sinar laser ditembakkan pada poros dan display digital akan menunjukkan putaran poros motor. Kecepatan motor diukur dengan alat tachometer, pengukuran dilakukan pada poros rotor. Ada tachometer analog dan tachometer digital.
11.2.2 Tachometer
11.2.2.1 Pengertian Tachometer
Tachometer adalah suatu piranti yang memberikan output yang proporsional terhadap kecepatan putar (kecepatan sudut).
Metode untuk mengukur data kecepatan putar pada tachometer
1. Diukur langsung pada potensiometer.
2. Menggunakan penurunan waktu yang diambil untuk setiap pilihan celah yang dilewati cahaya laser.
Macam-macam Tachometer :
1. Tachometer optik adalah sebuah alat untuk mengukur kecepatan sudut putar dengan besaran rpm. Tachometer optik terdiri dari jalur atau garis (stripe) yang terdapat di dalam batang lalu terdapat sebuah atau lebih photosensor yang menghadap pada batang tersebut.
Gambar 11.1 Tachometer optic(hubungi blogger jika diperlukan)
Cara kerjanya setiap batang tersebut berputar maka photosensor akan mendeteksi jumlah stripe yang melewatinya. Kemudian akan menghasilkan output yang akan berbentuk pulsa. Pada gelombang pulsa tersebut periode ≈ kebalikan dari kecepatan angular. Dapat diukur dengan menggunakan rangkaian counter seperti yang digambarkan pada encoder batang optik. Keunggulan tachometer optic ialah memiliki photosensor sehingga dapat mendeteksi setiap garis yang melewatinya, sedangkan kelemahannya tidak dapat merasakan posisi dan jarak, namun dapat diatasi dengan memasang 2 buah photosensor
2. Tachometer Rotor bergigi terdiri dari sebuah sensor tetap dan sebuah pemutar gerigi, roda, dan bahan besi. Ada 2 jenis sensor yang digunakan :
a. Variable reluctance sensor
b. Hall effect sensor
Terdapat magnet yang menggantung sebagai sensornya
Gambar 11.2 Tachometer rotor bergigi
Cara kerjanya adalah rotor berputar, kemudian bagian rotor bergigi yang akan diukur. Sensor yang berupa magnet akan mendeteksi setiap gerigi tersebut yang melewatinya. Setiap gerigi melewatinya maka medan magnet akan bertambah dan menginduksi tegangan pada belitan kawat sehingga akan dihasilkan pulsa. Pulsa tersebut akan dikonversi menjadi sebuah gelombang kotak yang bersih dengan rangkaian ambang detector. Keunggulan tachometer gerigi ini ialah Memberikan sebuah pulsa setiap waktu apabila gigi besi melewatinya dan menghasilkan pulsa yang berupa sinyal kotak yang jernih.
3. Tachometer DC adalah sebuah generator DC yang memproduksi tegangan keluaran DC yang proporsional dengan kecepatan batang. Terdiri dari magnet permanen dan bagian yang beputar yang terbuat dari koil, dan juga terjadi konversi langsung.
Gambar 11.3 Tachometer DC(hubungi blogger jika diperlukan)
Prinsip kerjanya adalah terjadinya proses konversi langsung antara kecepatan dan tegangan. Tachometer inilah yang digunakan dalam praktikum instrumentasi kelautan dalam kesempatan kali ini. Keunggulan tachometer DC ini ialah untuk menjaga inersia turun dapat diatasi dengan penggunaan sikat sedangkan kelemahan sendiri yaitu penggunaan sikat untuk menjaga inersia dapat aus.
11.2.3 Optocoupler
11.2.3.1 Pengertian Optocoupler
Optocoupler adalah suatu piranti yang terdiri dari 2 bagian yaitu transmitter dan receiver, yaitu antara bagian cahaya dengan bagian deteksi sumber cahaya terpisah. Biasanya optocoupler digunakan sebagai saklar elektrik, yang bekerja secara otomatis, optocoupler atau optoisolator merupakan komponen penggandeng (coupling) antara rangkaian input dengan rangkaian output yang menggunakan media cahaya (opto) sebagai penghubung. Dengan kata lain, tidak ada bagian yg konduktif antara kedua rangkaian tersebut. Optocoupler sendiri terdiri dari 2 bagian, yaitu transmitter (pengirim) dan receiver (penerima).
Phototransistor merupakan suatu transistor yang peka terhadap tenaga cahaya. Suatu sumber cahaya menghasilkan energi panas, begitu pula dengan spektrum infra merah. Karena spekrum infra mempunyai efek panas yang lebih besar dari cahaya tampak, maka phototransistor lebih peka untuk menangkap radiasi dari sinar infra merah. jika dilihat dari penggunaannya, optocoupler biasa digunakan untuk mengisolasi common rangkaian input dengan common rangkaian output. Sehingga supply tegangan untuk masing2 rangkaian tidak saling terbebani dan juga untuk mencegah kerusakan pada rangkaian kontrol (rangkaian input).
Gambar 11.4 Gambar sensor cahaya (optocoupler) dan piringan sensor
(hubungi blogger jika diperlukan)
Tujuan utama dari digunakan sensor cahaya dan piringan sensor adalah untuk mendapatkan data kecepatan putaran dari setiap roda. Piringan sensor yang digunakan dibuat dari negatif-film yang dijepit oleh dua buah acrylic transparan agar semakin presisi pembacaan datanya. Sedangkan sensor cahaya yang digunakan adalah optocoupler. Optocoupler merupakan gabungan dari LED infra merah dengan fototransistor yang terbungkus menjadi satu chips.
Ditinjau dari penggunaanya, fisik optocoupler dapat berbentuk bermacam-macam. Bila hanya digunakan untuk mengisolasi level tegangan atau data pada sisi transmitter dan sisi receiver, maka optocoupler ini biasanya dibuat dalam bentuk solid (tidak ada ruang antara LED dan phototransistor). Sehingga sinyal listrik yang ada pada input dan otput akan terisolasi. Dengan kata lain optocoupler ini digunakan sebagai optoisolator jenis IC.
BAB X PENGUKURAN TINGKAT KEBISINGAN
10.2 Dasar Teori
Untuk mengukur tingkat kebisingan dipakai alat yang disebut sound level meter atau SLM atau sering disebut decibelmeter, karena satuan dari pengukuran kebisingan ini adalah desibel. SLM memberikan respons kira-kira sama dengan respons telinga manusia dan memberikan pengukuran objektif serta bisa diulang-ulang tiap tingkat kebisingan. Pada umumnya SLM mempunyai pembobotan atau skala A, B dan C. Untuk pengukuran tingkat kebisingan dipakai skala A. Dalam penggunaannya SLM kadang-kadang dihubungkan dengan frequency analyzer. Alat ini berfungsi sebagai filter yang akan memberikan informasi tentang frekuensi dominan kebisingan. Informasi ini sangat berguna terutama dalam rangka pengendalian kebisingan.
BEBERAPA PENGERTIAN
1. Sound level meter atau SLM adalah alat ukur kebisingan.
2. Weighting network atau pembobotan adalah rangkaian elektronik yang kepekaannya berubah-berubah sesuai dengan perubahan frekuensi telinga manusia. Ada 3 macam pembobotan yang telah distandarisasi secara intemasional yaitu A, B dan C. Pembobotan A mendekati kesamaan pada tingkat kebisingan rendah, sedang B pada tingkat kebisingan sedang dan C pada tingkat kebisingan tinggi. Dewasa ini hanya pembobotan A digunakan secara meluas, karena B dan C tidak mencerminkan hubungan yang sesuai dengan pengujian-pengujian subjektif.
3. Background noise level atau tingkat kebisingan sekitar adalah tingkat kebisingan suatu zona yang belum terpengaruhi oleh kebisingan buatan, dengan kata lain adalah tingkat bunyi alami.
4. Noise mapping atau pemetaan kebisingan adalah suatu sketsa yang sangat teliti yang menggambarkan letak relatif dari semua titik sampling kebisingan. Ke dalam sketsa ini ditambahkan data tingkat kebisingan di sekitar titik sampling kebisingan.
5. Noise dose atau dosis kebisingan adalah potensi kebisingan yang merusak pendengaran yang tidak tergantung kepada tingkatnya, melainkan juga kepada lamanya kebisingan berlangsung.
6. DeciBel (dB) adalah satuan tingkat kebisingan. Jumlah dB adalah 10 kali logarithma (dasar 10) dari perbandingan.
7. dBAadalah satuan tingkat kebisingan; diperoleh bila menggunakan alat ukur SLM pada filter pembobotan A, dengan respons terhadap frekuensi SLM mendekati respon telinga.
8. Level Equivalent (Leq) atau tingkat kebisingan sinambung setara adalah tingkat kebisingan ajeg (steady noise) yang sama dengan kebisingan fluktuatif dalam suatu periode/interval waktu
Untuk mengukur tingkat kebisingan dipakai alat yang disebut sound level meter atau SLM atau sering disebut decibelmeter, karena satuan dari pengukuran kebisingan ini adalah desibel. SLM memberikan respons kira-kira sama dengan respons telinga manusia dan memberikan pengukuran objektif serta bisa diulang-ulang tiap tingkat kebisingan. Pada umumnya SLM mempunyai pembobotan atau skala A, B dan C. Untuk pengukuran tingkat kebisingan dipakai skala A. Dalam penggunaannya SLM kadang-kadang dihubungkan dengan frequency analyzer. Alat ini berfungsi sebagai filter yang akan memberikan informasi tentang frekuensi dominan kebisingan. Informasi ini sangat berguna terutama dalam rangka pengendalian kebisingan.
BEBERAPA PENGERTIAN
1. Sound level meter atau SLM adalah alat ukur kebisingan.
2. Weighting network atau pembobotan adalah rangkaian elektronik yang kepekaannya berubah-berubah sesuai dengan perubahan frekuensi telinga manusia. Ada 3 macam pembobotan yang telah distandarisasi secara intemasional yaitu A, B dan C. Pembobotan A mendekati kesamaan pada tingkat kebisingan rendah, sedang B pada tingkat kebisingan sedang dan C pada tingkat kebisingan tinggi. Dewasa ini hanya pembobotan A digunakan secara meluas, karena B dan C tidak mencerminkan hubungan yang sesuai dengan pengujian-pengujian subjektif.
3. Background noise level atau tingkat kebisingan sekitar adalah tingkat kebisingan suatu zona yang belum terpengaruhi oleh kebisingan buatan, dengan kata lain adalah tingkat bunyi alami.
4. Noise mapping atau pemetaan kebisingan adalah suatu sketsa yang sangat teliti yang menggambarkan letak relatif dari semua titik sampling kebisingan. Ke dalam sketsa ini ditambahkan data tingkat kebisingan di sekitar titik sampling kebisingan.
5. Noise dose atau dosis kebisingan adalah potensi kebisingan yang merusak pendengaran yang tidak tergantung kepada tingkatnya, melainkan juga kepada lamanya kebisingan berlangsung.
6. DeciBel (dB) adalah satuan tingkat kebisingan. Jumlah dB adalah 10 kali logarithma (dasar 10) dari perbandingan.
7. dBAadalah satuan tingkat kebisingan; diperoleh bila menggunakan alat ukur SLM pada filter pembobotan A, dengan respons terhadap frekuensi SLM mendekati respon telinga.
8. Level Equivalent (Leq) atau tingkat kebisingan sinambung setara adalah tingkat kebisingan ajeg (steady noise) yang sama dengan kebisingan fluktuatif dalam suatu periode/interval waktu
BAB IX PERCOBAAN 9 LIGHMETER CIRCUIT (LDR)
9.2 DASAR TEORI
Sensor cahaya berfungsi untuk mendeteksi cahaya yang ada di sekitar kita. Sensor yang terkenal untuk mendeteksi cahaya ialah LDR(Light Dependent Resistor). Sensor ini akan berubah nilai hambatannya apabila ada perubahan tingkat kecerahan cahaya.
Sensor Cahaya dengan Light Dependent Resistor (LDR) adalah salah satu jenis resistor yang nilai hambatannya dipengaruhi oleh cahaya yang diterima olehnya. LDR dibuat dari Cadmium Sulfida yang peka terhadap cahaya. Seperti yang telah diketahui bahwa cahaya memiliki dua sifat yang berbeda yaitu sebagai gelombang elektromagnetik dan foton/partikel energi (dualisme cahaya). Saat cahaya menerangi LDR, foton akan menabrak ikatan Cadmium Sulfida dan melepaskan elektron. Semakin besar intensitas cahaya yang datang, semakin banyak elektron yang terlepas dari ikatan. Sehingga hambatan LDR akan turun saat cahaya meneranginya
Gambar 9.1 Simbol LDR (hubungi blogger jika diperlukan)
LDR digunakan untuk mengubah energi cahaya menjadi energi listrik. Saklar cahaya otomatis dan alarm pencuri adalah beberapa contoh alat yang menggunakan LDR. Akan tetapi karena responsnya terhadap cahaya cukup lambat, LDR tidak digunakan pada situasi dimana intesitas cahaya berubah secara drastis.
Gambar 9.2 Sensor Cahaya LDR(hubungi blogger jika diperlukan)
Resistansi LDR berubah seiring dengan perubahan intensitas cahaya yang mengenainya. Dalam keadaan gelap resistansi LDR sekitar 10MΩ dan dalam keadaan terang sebesar 1KΩ atau kurang. LDR terbuat dari bahan semikonduktor seperti kadmium sulfida. Dengan bahan ini energi dari cahaya yang jatuh menyebabkan lebih banyak muatan yang dilepas atau arus listrik meningkat. Artinya resistansi bahan telah mengalami penurunan.
LDR akan mempunyai hambatan yang sangat besar saat tak ada cahaya yang mengenainya (gelap). Dalam kondisi ini hambatan LDR, mampu mencapai 1 M ohm. Akan tetapi saat terkena sinar, hambatan LDR akan turun secara drastis hingga nilai beberapa puluh ohm saja. Dalam aplikasi, dianjurkan untuk mengukur nilai Rmax dan Rmin dari LDR.
Pengukuran Rmax dilakukan saat LDR berada pada tempat gelap, sebaliknya pengukuran Rmin dilakukan pada tempat terang.
Sensor cahaya berfungsi untuk mendeteksi cahaya yang ada di sekitar kita. Sensor yang terkenal untuk mendeteksi cahaya ialah LDR(Light Dependent Resistor). Sensor ini akan berubah nilai hambatannya apabila ada perubahan tingkat kecerahan cahaya.
Sensor Cahaya dengan Light Dependent Resistor (LDR) adalah salah satu jenis resistor yang nilai hambatannya dipengaruhi oleh cahaya yang diterima olehnya. LDR dibuat dari Cadmium Sulfida yang peka terhadap cahaya. Seperti yang telah diketahui bahwa cahaya memiliki dua sifat yang berbeda yaitu sebagai gelombang elektromagnetik dan foton/partikel energi (dualisme cahaya). Saat cahaya menerangi LDR, foton akan menabrak ikatan Cadmium Sulfida dan melepaskan elektron. Semakin besar intensitas cahaya yang datang, semakin banyak elektron yang terlepas dari ikatan. Sehingga hambatan LDR akan turun saat cahaya meneranginya
Gambar 9.1 Simbol LDR (hubungi blogger jika diperlukan)
LDR digunakan untuk mengubah energi cahaya menjadi energi listrik. Saklar cahaya otomatis dan alarm pencuri adalah beberapa contoh alat yang menggunakan LDR. Akan tetapi karena responsnya terhadap cahaya cukup lambat, LDR tidak digunakan pada situasi dimana intesitas cahaya berubah secara drastis.
Gambar 9.2 Sensor Cahaya LDR(hubungi blogger jika diperlukan)
Resistansi LDR berubah seiring dengan perubahan intensitas cahaya yang mengenainya. Dalam keadaan gelap resistansi LDR sekitar 10MΩ dan dalam keadaan terang sebesar 1KΩ atau kurang. LDR terbuat dari bahan semikonduktor seperti kadmium sulfida. Dengan bahan ini energi dari cahaya yang jatuh menyebabkan lebih banyak muatan yang dilepas atau arus listrik meningkat. Artinya resistansi bahan telah mengalami penurunan.
LDR akan mempunyai hambatan yang sangat besar saat tak ada cahaya yang mengenainya (gelap). Dalam kondisi ini hambatan LDR, mampu mencapai 1 M ohm. Akan tetapi saat terkena sinar, hambatan LDR akan turun secara drastis hingga nilai beberapa puluh ohm saja. Dalam aplikasi, dianjurkan untuk mengukur nilai Rmax dan Rmin dari LDR.
Pengukuran Rmax dilakukan saat LDR berada pada tempat gelap, sebaliknya pengukuran Rmin dilakukan pada tempat terang.
BAB VIII PENGENALAN DAN PENGGUNAAN LUXMETER
8.2 Dasar Teori
Alat ukur cahaya (lux meter) adalah alat yang digunakan untuk mengukur besarnya intensitas cahaya di suatu tempat. Besarnya intensitas cahaya ini perlu untuk diketahui karena pada dasarnya manusia juga memerlukan penerangan yang cukup. Untuk mengetahui besarnya intensitas cahaya ini maka diperlukan sebuah sensor yang cukup peka dan linier terhadap cahaya. Sehingga cahaya yang diterima oleh sensor dapat diukur dan ditampilkan pada sebuah tampilan digital.
Lux meter digunakan untuk mengukur tingkat iluminasi. Hampir semua lux meter terdiri dari rangka, sebuah sensor dengan sel foto, dan layer panel. Sensor diletakkan pada sumber cahaya. Cahaya akan menyinari sel foto sebagai energi yang diteruskan oleh sel foto menjadi arus listrik. Makin banyak cahaya yang diserap oleh sel, arus yang dihasilkan lebih besar. Kunci untuk mengingat tentang cahaya adalah cahaya selalu membuat beberapa jenis perbedaan warna pada panjang gelombang yang berbeda. Oleh karena itu, pembacaan merupakan kombinasi efek dari semua panjang gelombang.
Standar warna dapat dijadikan referensi sebagai suhu warna dan dinyatakan dalam derajat Kelvin. Standar suhu warna untuk kalibrasi dari hampir semua jenis cahaya adalah 2856 derajat Kelvin, yang lebih kuning dari pada warna putih. Berbagai jenis dari cahaya lampu menyala pada suhu warna yang berbeda. Pembacaan lux meter akan berbeda, tergantung variasi sumber cahaya yang berbeda dari intensitas yang sama. Hal ini menjadikan, beberapa cahaya terlihat lebih tajam atau lebih lembut dari pada yang lain.
Alat ukur cahaya (lux meter) adalah alat yang digunakan untuk mengukur besarnya intensitas cahaya di suatu tempat. Besarnya intensitas cahaya ini perlu untuk diketahui karena pada dasarnya manusia juga memerlukan penerangan yang cukup. Untuk mengetahui besarnya intensitas cahaya ini maka diperlukan sebuah sensor yang cukup peka dan linier terhadap cahaya. Sehingga cahaya yang diterima oleh sensor dapat diukur dan ditampilkan pada sebuah tampilan digital.
Lux meter digunakan untuk mengukur tingkat iluminasi. Hampir semua lux meter terdiri dari rangka, sebuah sensor dengan sel foto, dan layer panel. Sensor diletakkan pada sumber cahaya. Cahaya akan menyinari sel foto sebagai energi yang diteruskan oleh sel foto menjadi arus listrik. Makin banyak cahaya yang diserap oleh sel, arus yang dihasilkan lebih besar. Kunci untuk mengingat tentang cahaya adalah cahaya selalu membuat beberapa jenis perbedaan warna pada panjang gelombang yang berbeda. Oleh karena itu, pembacaan merupakan kombinasi efek dari semua panjang gelombang.
Standar warna dapat dijadikan referensi sebagai suhu warna dan dinyatakan dalam derajat Kelvin. Standar suhu warna untuk kalibrasi dari hampir semua jenis cahaya adalah 2856 derajat Kelvin, yang lebih kuning dari pada warna putih. Berbagai jenis dari cahaya lampu menyala pada suhu warna yang berbeda. Pembacaan lux meter akan berbeda, tergantung variasi sumber cahaya yang berbeda dari intensitas yang sama. Hal ini menjadikan, beberapa cahaya terlihat lebih tajam atau lebih lembut dari pada yang lain.
BAB VII SENSOR SUHU(PTC DAN NTC)
7.2.1 Pengertian Sensor Suhu
Sensor adalah komponen yang dapat digunakan untuk mengkonversi suatu besaran tertentu menjadi satuan analog sehingga dapat dibaca oleh suatu rangkaian elektronik. Sensor merupakan komponen utama dari suatu tranduser, sedangkan tranduser merupakan sistem yang melengkapi agar sensor tersebut mempunyai keluaran sesuai yang kita inginkan dan dapat langsung dibaca pada keluarannya. Suhu adalah salah satu gejala alam yang diukur dalam sebuah sistemkontrol. Derajat atau tingkat kepanasan sesuatu atau obyek yang diukur. Sehingga Sensor suhu adalah alat yang digunakan untuk merubah besaran panas menjadi besaran listrik yang dapat dengan mudah dianalisis besarnya. Ada beberapa metode yang digunakan untuk membuat sensor ini, salah satunya dengan cara menggunakan material yang berubah hambatannya terhadap arus listrik sesuai dengan suhunya.
Sensor adalah alat yang digunakan untuk mengubah besaran mekanis, magnetis, panas, sinar, dan kimia menjadi tegangan dan arus listrik. Sensor sering digunakan untuk pendeteksian pada saat melakukan pengukuran atau pengendalian. Sensor suhu adalah alat atau komponen atau sensor elektronika yang dipakai untuk mengukur suhu. Pada percobaan ini kita menggunakan sensor suhu yang menggunakan termistor atau yang menggunakan resistor NTC atau PTC.
Prinsip dasar dari termistor adalah perubahan nilai tahanan (atau hambatan atau werstan atau resistance) jika suhu atau temperatur yang mengenai termistor ini berubah. Termistor ini merupakan gabungan antara kata termo (suhu) dan resistor (alat pengukur tahanan).
Sensor suhu termistor ditemukan oleh Samuel Ruben pada tahun 1930, dan mendapat hak paten di Amerika Serikat dengan nomor #2.021.491. Ada dua macam termistor secara umum: Posistor atau PTC (Positive Temperature Coefficient), dan NTC (Negative Temperature Coefficien). Nilai tahanan pada PTC akan naik jika suhunya naik, sementara NTC justru kebalikannya.
Termistor adalah salah satu jenis sensor suhu yang mempunyai koefisien temperatur yang tinggi.dimana komponen ini dapat mengubah nilai resistansi karena adanya perubahan temperatur. Dengan demikian dapat memudahkan kita untuk dijadikan sebagai mengubah energi panas menjadi energi listrik.termistor dibedakan dalam 3 jenis,yaitu termistor yang mempunyai koefisien negatif, yang disebut NTC ( Negative temperature Coefisient), temistor yang mempunyai koefisien positif, yang disebut PTC (positive Temperature Coefisient) dan termistor yang mempunyai tahanan kritis, yaitu CTR ( Critical Temperature Resistance).
7.2.2 Metode Pembuatan Sensor Suhu
1. Menggunakan Bahan Logam
Logam akan bertambah besar hambatannya terhadap arus listrik jika panasnya bertambah. Hal ini dapat dijelaskan dari sisi komponen penyusun logam. Logam dapat dikatakan sebagai muatan positif yang berada di dalam elektron yang bergerak bebas. Jika suhu bertambah, elektron-elektron tersebut akan bergetar dan getarannya semakin besar seiring dengan naiknya suhu. Dengan besarnya getaran tersebut, maka gerakan elektron akan terhambat dan menyebabkan nilai hambatan dari logam tersebut bertambah.
2. Menggunakan Bahan Semi Konduktor
Bahan semikonduktor mempunyai sifat terbalik dari logam, semakin besar suhu, nilai hambatan akan semakin turun. Hal ini dikarenakan pada suhu yang semakin tinggi, elektron dari semikonduktor akan berpindah ke tingkat yang paling atas dan dapat bergerak dengan bebas. Seiring dengan kenaikan suhu, semakin banyak elektron dari semikonduktor tersebut yang bergerak bebas, sehingga nilai hambatan tersebut berkurang. Untuk mendapatkan sinyal listrik yang baik dengan sedikit kegaduhan, dapat digunakan jembatan Wheatstone dan rangkaian Lock in Amplifier.
7.2.3 Jenis Jenis Sensor Suhu
1. NTC (Negative Temperature Coeficient ) adalah jenis resistor non linier yang nilai hambatannya terpengaruh oleh perubahan suhu. Makin tinggi suhu yang mempengaruhi makin kecil nilai hambatannya. NTC, termistor yang mempunyai koefisient negatif yang tinggi, termistor jenis ini dibuat dari oksida logam yang terdapat dar golongan transisi, seperti ZrO2 - Y2P3 NiAI2O3 Mg(Al, Cr,Fe). oksida-oksida ini sebenarnya mempunyai resistansi yang sangat tingg, tetapi dapat diubah menjadi bahan semikonduktor dengan menambahkan beberapa ion lain yang mempunyai valensi yang berbeda disebut dengan doping. dan pengaruh dari resistansinya dipengaruhi perubahan temperatur yang diberikan.
2. PTC (Positive Temperature Coeficient) adalah jenis resistor non linier yang nilai hambatannya terpengaruh oleh perubahan suhu. Makin tinggi suhu yang mempengaruhi makin besar nilai hambatannya. PTC merupakan resistor dengan koefisien positif. dalam hal ini, termistor PTC berbeda dengan temistor NTC, antara lain: 1. Koefisien temperature dari thermistor PTC bernilai positif hanya dalam interfal temperatur tertentu, sehingga diluar interval tersebut akan bernilai nol atau negative; 2. harga mutlak dan koefisien temperatur dari termistor PTC jauh lebih besar dari pada termistor NTC.
3. CTR ( Critical Temperature Resistance) terbuat dari V2O3 yag dipanaskan dengan serbuk oksida Ba atau serbuk Oksida Si, yang hasilnya berbentuk kaca. termistor jenis ini merupakan resistor yang mempunyai koefisien temperatur negatif yang tinggi. pengaruh resistansi yang drastis karena pengaruh suhu tersebut terjadi pada transisi logam semikonduktor dan berubah-ubah tergantung dari konsentrasi dopent yaitu oksida logam. Termistor NTC biasanya digunakan untuk sensor dan regulator. termistor CTR yang mempunyai perubahan secara drastis dalam interval tempertur tertentu biasanya digunkan sebagai pendeteksi harga ambang.
Sensor adalah komponen yang dapat digunakan untuk mengkonversi suatu besaran tertentu menjadi satuan analog sehingga dapat dibaca oleh suatu rangkaian elektronik. Sensor merupakan komponen utama dari suatu tranduser, sedangkan tranduser merupakan sistem yang melengkapi agar sensor tersebut mempunyai keluaran sesuai yang kita inginkan dan dapat langsung dibaca pada keluarannya. Suhu adalah salah satu gejala alam yang diukur dalam sebuah sistemkontrol. Derajat atau tingkat kepanasan sesuatu atau obyek yang diukur. Sehingga Sensor suhu adalah alat yang digunakan untuk merubah besaran panas menjadi besaran listrik yang dapat dengan mudah dianalisis besarnya. Ada beberapa metode yang digunakan untuk membuat sensor ini, salah satunya dengan cara menggunakan material yang berubah hambatannya terhadap arus listrik sesuai dengan suhunya.
Sensor adalah alat yang digunakan untuk mengubah besaran mekanis, magnetis, panas, sinar, dan kimia menjadi tegangan dan arus listrik. Sensor sering digunakan untuk pendeteksian pada saat melakukan pengukuran atau pengendalian. Sensor suhu adalah alat atau komponen atau sensor elektronika yang dipakai untuk mengukur suhu. Pada percobaan ini kita menggunakan sensor suhu yang menggunakan termistor atau yang menggunakan resistor NTC atau PTC.
Prinsip dasar dari termistor adalah perubahan nilai tahanan (atau hambatan atau werstan atau resistance) jika suhu atau temperatur yang mengenai termistor ini berubah. Termistor ini merupakan gabungan antara kata termo (suhu) dan resistor (alat pengukur tahanan).
Sensor suhu termistor ditemukan oleh Samuel Ruben pada tahun 1930, dan mendapat hak paten di Amerika Serikat dengan nomor #2.021.491. Ada dua macam termistor secara umum: Posistor atau PTC (Positive Temperature Coefficient), dan NTC (Negative Temperature Coefficien). Nilai tahanan pada PTC akan naik jika suhunya naik, sementara NTC justru kebalikannya.
Termistor adalah salah satu jenis sensor suhu yang mempunyai koefisien temperatur yang tinggi.dimana komponen ini dapat mengubah nilai resistansi karena adanya perubahan temperatur. Dengan demikian dapat memudahkan kita untuk dijadikan sebagai mengubah energi panas menjadi energi listrik.termistor dibedakan dalam 3 jenis,yaitu termistor yang mempunyai koefisien negatif, yang disebut NTC ( Negative temperature Coefisient), temistor yang mempunyai koefisien positif, yang disebut PTC (positive Temperature Coefisient) dan termistor yang mempunyai tahanan kritis, yaitu CTR ( Critical Temperature Resistance).
7.2.2 Metode Pembuatan Sensor Suhu
1. Menggunakan Bahan Logam
Logam akan bertambah besar hambatannya terhadap arus listrik jika panasnya bertambah. Hal ini dapat dijelaskan dari sisi komponen penyusun logam. Logam dapat dikatakan sebagai muatan positif yang berada di dalam elektron yang bergerak bebas. Jika suhu bertambah, elektron-elektron tersebut akan bergetar dan getarannya semakin besar seiring dengan naiknya suhu. Dengan besarnya getaran tersebut, maka gerakan elektron akan terhambat dan menyebabkan nilai hambatan dari logam tersebut bertambah.
2. Menggunakan Bahan Semi Konduktor
Bahan semikonduktor mempunyai sifat terbalik dari logam, semakin besar suhu, nilai hambatan akan semakin turun. Hal ini dikarenakan pada suhu yang semakin tinggi, elektron dari semikonduktor akan berpindah ke tingkat yang paling atas dan dapat bergerak dengan bebas. Seiring dengan kenaikan suhu, semakin banyak elektron dari semikonduktor tersebut yang bergerak bebas, sehingga nilai hambatan tersebut berkurang. Untuk mendapatkan sinyal listrik yang baik dengan sedikit kegaduhan, dapat digunakan jembatan Wheatstone dan rangkaian Lock in Amplifier.
7.2.3 Jenis Jenis Sensor Suhu
1. NTC (Negative Temperature Coeficient ) adalah jenis resistor non linier yang nilai hambatannya terpengaruh oleh perubahan suhu. Makin tinggi suhu yang mempengaruhi makin kecil nilai hambatannya. NTC, termistor yang mempunyai koefisient negatif yang tinggi, termistor jenis ini dibuat dari oksida logam yang terdapat dar golongan transisi, seperti ZrO2 - Y2P3 NiAI2O3 Mg(Al, Cr,Fe). oksida-oksida ini sebenarnya mempunyai resistansi yang sangat tingg, tetapi dapat diubah menjadi bahan semikonduktor dengan menambahkan beberapa ion lain yang mempunyai valensi yang berbeda disebut dengan doping. dan pengaruh dari resistansinya dipengaruhi perubahan temperatur yang diberikan.
2. PTC (Positive Temperature Coeficient) adalah jenis resistor non linier yang nilai hambatannya terpengaruh oleh perubahan suhu. Makin tinggi suhu yang mempengaruhi makin besar nilai hambatannya. PTC merupakan resistor dengan koefisien positif. dalam hal ini, termistor PTC berbeda dengan temistor NTC, antara lain: 1. Koefisien temperature dari thermistor PTC bernilai positif hanya dalam interfal temperatur tertentu, sehingga diluar interval tersebut akan bernilai nol atau negative; 2. harga mutlak dan koefisien temperatur dari termistor PTC jauh lebih besar dari pada termistor NTC.
3. CTR ( Critical Temperature Resistance) terbuat dari V2O3 yag dipanaskan dengan serbuk oksida Ba atau serbuk Oksida Si, yang hasilnya berbentuk kaca. termistor jenis ini merupakan resistor yang mempunyai koefisien temperatur negatif yang tinggi. pengaruh resistansi yang drastis karena pengaruh suhu tersebut terjadi pada transisi logam semikonduktor dan berubah-ubah tergantung dari konsentrasi dopent yaitu oksida logam. Termistor NTC biasanya digunakan untuk sensor dan regulator. termistor CTR yang mempunyai perubahan secara drastis dalam interval tempertur tertentu biasanya digunkan sebagai pendeteksi harga ambang.
BAB VI ANALOG TO DIGITAL CONVENTER (ADC) DAN DIGITAL TO ANALOG CONVENTER (DAC)
Dasar Teori
Analog To Digital Conventer (ADC)
Analog to Digital Conventer (ADC) adalah sebuah piranti yang dirancang untuk mengubah sinyal-sinyal analog menjadi sebuah sinyal digital. IC ADC 0804 dianggap dapat memenuhi kebutuhan dari rangkaian yang akan dibuat. Hal-hal yang juga perlu diperhatikan dalam penggunaan ADC ini adalah tegangan maksimum yang dapat dikonversikan oleh ADC dari rangkaian pengkondisi sinyal, resolusi, pewaktu eksternal ADC, tipe keluaran, ketepatan dan waktu korversinya.
Suatu tegangan analog dengan ordo yang sangat kecil akan sulit dideteksi, agar tegangan analog ini mudah dimengerti maka harus diubah kesuatu keluaran biner. Untuk menghasilkan keluaran biner ini diperlukan suatu konverter dalam hal ini ADC 0804 mampu melakukannya.
Dalam fungsinya ada beberapa jenis ADC, yang masing-masing mempunyai kelebihan, berdasarkan pada metode pengubahan isyarat analog ke digital ADC dibedakan menjadi :
Metode pencacah (Counting)
Metode dual slope atau ratiometrik
Metode pendekatan berurutan (Successive Approximation / SAC)
Jenis ADC yang biasa digunakan dalam perancangan adalah jenis successive approximation convertion atau pendekatan bertingkat yang memiliki waktu konversi jauh lebih singkat dan tidak tergantung pada nilai masukan analognya atau sinyal yang akan diubah. Dalam gambar 6.1 memperlihatkan diagram blok ADC tersebut.
Gambar 6.1 Diagram Blok ADC
Secara singkat prinsif kerja dari konventer A/D adalah semua bit-bit diset kemudian di uji, dan bilamana perlu sesuai dengan kondisi yang telah ditentukan. Keluaran D/A merupakan nilai analog yang ekuivalen dengan nilai register SAR. Apabila konversi telah dilaksanakan, rangkaian kembali mengirim sinyal selesai konversi yang berlogika rendah. Sisi turun sinyal ini akan menghasilkan data digital yang ekuivalen ke dalam register buffer. Dengan demikian, output digital akan tetap tersimpan sekalipun akan dimulai siklus konversi yang baru.
IC ADC 0804 mempunyai dua input analog, Vin(+) dan Vin(-) sehingga dapat menerima input diferensial. Input analog sebenarnya (Vin) sama dengan selisih antara tegangan yang dihubungan dengan ke dua pin input yaitu Vin=Vin-1 – Vin-1. Kalau input analog berupa tegangan tungga, tegangan ini harus dihubungkan dengan Vin(+), sedangkan Vin(-) digroundkan. Untuk operasi normal, ADC 0804 menggunakan Vcc = +5 Volt sebagai tegangan referensi. Dalam hal ini jangkauan input analog mulai dari 0 volt sampai 5 volt (skala penuh, karena IC ini adalah SAC 8-bit, resolusinya akan sama dengan :
resolusi= (tegangan skala penuh)/(2^n-1)
(n menyatakan jumlah bit output biner IC analog to digital conventer)
IC DC 0804 memiliki generator clock internal yang harus diaktifkan dengan menghubungkan sebuah resistor eksternal (R) antara pin CLK OUT dan CLK IN serta sebuah kapasitor eksternal (C) antara CLK IN dan ground digital. Frekuensi clock yang diperoleh di pin CLK OUT sama dengan :
f=0,91/RC
Untuk sinyal clock ini dapat digunakan sinyal eksternal yang dihubungkan dengan pin CLK IN. ADC 0804 memiliki output digital. Input Chip Select (aktif LOW) digunakan untuk mengaktifkan ADC 0804. Jika berlogika HIGH, ADC 0804 tidak aktif (disable) dan semua output berada dalam keadaan impedasi tinggi. Input write atau start convention digunakan untuk memulai proses konversi. Untuk itu harus diberi pulsa logika 0. Sedangkan output interrupt atau end convertion menyatakan akhir konversi. Pada saat dimulai konversi, akan berubah ke logika 1. Di akhir konversi akan kembali ke logika 0.
Metode pendekatan paralel (Paralel-Comparator)
Untuk menentukan ADC yang digunakan dalam sistem akuisisi data ada beberapa hal yang perlu diperhatikan yaitu :
Kecepatan konversi
Resolusi
Rentang masukan analog maksimum
Jumlah kanal masukan
Pemilihan ADC umumnya ditentukan oleh metode yang digunakan untuk konversi data, sedangkan rentang tegangan masukan analog maksimum adalah watak untai ADC yang digunakan sehingga masukan analog yang akan dimasukkan ke ADC tersebut terlebih dahulu harus disesuaikan dengan tegangan analog maksimal yang diizinkan. Resolusi ADC berkaitan dengan cacah bit dan rentang tegangan pada masukan analog. Dengan pertimbangan diatas penulis sengaja memilih ADC 0804 sebagai konverter A/D. ADC 0804 adalah suatu IC CMOS pengubah analog ke digital delapan bit dengan satu kanal masukan.
Gambar 6.2 Konfigurasi Pin ADC 0804(hubungi blogger jika diperlukan)
Keterangan pada masing-masing pin pada IC ADC 0804 :
Pin 1-3 (CS, RD, WR) Merupakan masukan kontrol digital dengan level tegangan logika TTL. Pena CS dan RD jika tidak aktif maka keluaran digital akan berada pada keadaan impedansi tinggi. Pena WR bila dibuat aktif bersamaan dengan CS akan memulai konversi. Konversi akan reset bila WR dibuat tidak aktif. Konversi dimulai setelah WR berubah menjadi aktif.
Pin 4 dan 19 (clock IN dan clock R). Merupakan pena masukan dari rangkaian schmit trigger. Pin ini digunakan sebagai clock internal dengan menambah rangkaian RC.
Pin 5 (INTR) Merupakan pena interupsi keluaran yang digunakan didalam system mikroprosesor. Pin 5 menunjukkan bahwa konversi telah selesai. Pin 5 akan mengeluarkan logika tinggi bila konversi dimulai dan mengeluarkan pin rendah bila konversi selesai.
Pin 6 dan 7 (Vin (+) dan Vin (-) Merupakan pena interupsi untuk masukan tegangan analog. Vin (+) dan Vin (-) adalah sinyal masukan differensial. Vin (-) digunakan untuk masukan negatif jika Vin (+) dihubungkan dengan ground, dan Vin (+) digunakan untuk masukan positif jika Vin (-) dihubungkan ground.
Pin 8 dan 10 (AGND dan DGND) Pin ini dihubungkan dengan ground.
Pin 9 (Vref/2) Merupakan pena masukan tegangan referensi yang digunakan sebagai referensi untuk tegangan masukan dari pin 6 dan 7.
Pin 11 sampai 18 (bus data 8 bit) Merupakan jalur keluaran data digital 8 bit. Pin 11 merupakan data MSB dan pena 18 merupakan data LSB.
Pin 20 (V+) Pin ini dihubungkan ke VCC (5volt).
Data analog perlu didigitalkan terlebih dahulu untuk membolehkan data tersebut menggunakan sistem penghantaran digital. Pendigitalan data analog akan menghasilkan data digital. Data ini seterusnya akan dibawa oleh isyarat digital atau isyarat analog. Pendigitalan menghasilkan data yang sangat banyak. Ada beberapa metode yang dipakai pada pada pendigitalan sinyal analog, yaitu :
Pulse Amplitude Modulation (PAM)
Teknik ini mengambil sinyal analog, mencupliknya (sampling) dan membangkitkan sederetan pulsa. Pencuplikan berarti mengukur amplitude sinyal pada interval atau level yang sama. Disini dipakai metode yang dinamakan sample and hold.
Pulse Code Modulation (PCM)
PCM memodifikasi pulsa yang dihasilkan PAM untuk diubah menjadi sinyal digital yang komplit. PCM pertama-tama mengkuantisasi pulsa PAM.
Digital To Analog Conventer (DAC)
Walaupun besaran fisis pada umumnya besaran analog, kini berbagai peralatan elektronika telah banyak yang menyimpan, mengolah dan mengirimkan data dalam bentuk digital. Hal ini disebabkan karena penggunaan sinyal-sinyal digital lebih banyak memberkan keuntungan dari pada sinyal-sinyal analog. Proses yang biasa dilakukan untuk maksud diatas adalah mengubah sinyal-sinyal analog menjadi sinyal-sinyal digital, kemudian dilakukan pengolahan sinyal-sinyal secara numerik, dan pada saat mengubah sinyal digital menjadi sinyal analog. Pada percobaan ini hanya akan dikaji perihal pengubahan sinyal digital menjadi sinyal analog (DAC, Digital to Analog Converter). Rangkaian sederhana untuk mengubah sinyal digital menjadi sinyal analog ditunjukkan oleh gambar 6.1.
Gambar 6.3 Pengubah Digital ke Analog(hubungi blogger jika diperlukan)
Kuat arus I0, I1, I2, I3 dan If memiliki hubungan :
I_f= I_0-I_1-I_2-I_3
-V_2/R_t =-E S_0/R_0 - S_1/R_1 -S_2/R_2 -S_3/R_3
Atau :
V_1=R_1 E S_0/R_0 -S_1/R_1 -S_2/R_2 -S_3/R_3
Dengan S0, S1, S2, dan S3 akan bernilai nol jika saklar terbuka, dan bernilai 1 jika saklar tertutup.
Dengan memasukan nilai R3 = R, R2 = 2 R, R1 = 4 R, R0 = 8 R, dan Rf = 8R/15 akan didapatkan :
V_0=(S E)/15+S_0/S_8 -S_1/4-S_2/2-S_3/1
Terlihat bahwa dengan member tegangan masukan positif, akan diperoleh tegangan keluaran negatif. Mengingat Op-Amp yang digunakan adalah LM324 yang diberi satu daya 0 – 5 Volt, maka tidak dapat menghasilkan keluaran negatif.
Jika semua saklar diputus, tegangan keluar bernilai 0, sedangkan jika semua saklar disambung, tegangan keluarannya akan sama dengan E. Variasi yang lain dari kombinasi saklar tersebut akan menghasilkan tegangan keluaran antara 0 dan E dengan resolusi tegangan 8E/15 Volt.
Analog To Digital Conventer (ADC)
Analog to Digital Conventer (ADC) adalah sebuah piranti yang dirancang untuk mengubah sinyal-sinyal analog menjadi sebuah sinyal digital. IC ADC 0804 dianggap dapat memenuhi kebutuhan dari rangkaian yang akan dibuat. Hal-hal yang juga perlu diperhatikan dalam penggunaan ADC ini adalah tegangan maksimum yang dapat dikonversikan oleh ADC dari rangkaian pengkondisi sinyal, resolusi, pewaktu eksternal ADC, tipe keluaran, ketepatan dan waktu korversinya.
Suatu tegangan analog dengan ordo yang sangat kecil akan sulit dideteksi, agar tegangan analog ini mudah dimengerti maka harus diubah kesuatu keluaran biner. Untuk menghasilkan keluaran biner ini diperlukan suatu konverter dalam hal ini ADC 0804 mampu melakukannya.
Dalam fungsinya ada beberapa jenis ADC, yang masing-masing mempunyai kelebihan, berdasarkan pada metode pengubahan isyarat analog ke digital ADC dibedakan menjadi :
Metode pencacah (Counting)
Metode dual slope atau ratiometrik
Metode pendekatan berurutan (Successive Approximation / SAC)
Jenis ADC yang biasa digunakan dalam perancangan adalah jenis successive approximation convertion atau pendekatan bertingkat yang memiliki waktu konversi jauh lebih singkat dan tidak tergantung pada nilai masukan analognya atau sinyal yang akan diubah. Dalam gambar 6.1 memperlihatkan diagram blok ADC tersebut.
Gambar 6.1 Diagram Blok ADC
Secara singkat prinsif kerja dari konventer A/D adalah semua bit-bit diset kemudian di uji, dan bilamana perlu sesuai dengan kondisi yang telah ditentukan. Keluaran D/A merupakan nilai analog yang ekuivalen dengan nilai register SAR. Apabila konversi telah dilaksanakan, rangkaian kembali mengirim sinyal selesai konversi yang berlogika rendah. Sisi turun sinyal ini akan menghasilkan data digital yang ekuivalen ke dalam register buffer. Dengan demikian, output digital akan tetap tersimpan sekalipun akan dimulai siklus konversi yang baru.
IC ADC 0804 mempunyai dua input analog, Vin(+) dan Vin(-) sehingga dapat menerima input diferensial. Input analog sebenarnya (Vin) sama dengan selisih antara tegangan yang dihubungan dengan ke dua pin input yaitu Vin=Vin-1 – Vin-1. Kalau input analog berupa tegangan tungga, tegangan ini harus dihubungkan dengan Vin(+), sedangkan Vin(-) digroundkan. Untuk operasi normal, ADC 0804 menggunakan Vcc = +5 Volt sebagai tegangan referensi. Dalam hal ini jangkauan input analog mulai dari 0 volt sampai 5 volt (skala penuh, karena IC ini adalah SAC 8-bit, resolusinya akan sama dengan :
resolusi= (tegangan skala penuh)/(2^n-1)
(n menyatakan jumlah bit output biner IC analog to digital conventer)
IC DC 0804 memiliki generator clock internal yang harus diaktifkan dengan menghubungkan sebuah resistor eksternal (R) antara pin CLK OUT dan CLK IN serta sebuah kapasitor eksternal (C) antara CLK IN dan ground digital. Frekuensi clock yang diperoleh di pin CLK OUT sama dengan :
f=0,91/RC
Untuk sinyal clock ini dapat digunakan sinyal eksternal yang dihubungkan dengan pin CLK IN. ADC 0804 memiliki output digital. Input Chip Select (aktif LOW) digunakan untuk mengaktifkan ADC 0804. Jika berlogika HIGH, ADC 0804 tidak aktif (disable) dan semua output berada dalam keadaan impedasi tinggi. Input write atau start convention digunakan untuk memulai proses konversi. Untuk itu harus diberi pulsa logika 0. Sedangkan output interrupt atau end convertion menyatakan akhir konversi. Pada saat dimulai konversi, akan berubah ke logika 1. Di akhir konversi akan kembali ke logika 0.
Metode pendekatan paralel (Paralel-Comparator)
Untuk menentukan ADC yang digunakan dalam sistem akuisisi data ada beberapa hal yang perlu diperhatikan yaitu :
Kecepatan konversi
Resolusi
Rentang masukan analog maksimum
Jumlah kanal masukan
Pemilihan ADC umumnya ditentukan oleh metode yang digunakan untuk konversi data, sedangkan rentang tegangan masukan analog maksimum adalah watak untai ADC yang digunakan sehingga masukan analog yang akan dimasukkan ke ADC tersebut terlebih dahulu harus disesuaikan dengan tegangan analog maksimal yang diizinkan. Resolusi ADC berkaitan dengan cacah bit dan rentang tegangan pada masukan analog. Dengan pertimbangan diatas penulis sengaja memilih ADC 0804 sebagai konverter A/D. ADC 0804 adalah suatu IC CMOS pengubah analog ke digital delapan bit dengan satu kanal masukan.
Gambar 6.2 Konfigurasi Pin ADC 0804(hubungi blogger jika diperlukan)
Keterangan pada masing-masing pin pada IC ADC 0804 :
Pin 1-3 (CS, RD, WR) Merupakan masukan kontrol digital dengan level tegangan logika TTL. Pena CS dan RD jika tidak aktif maka keluaran digital akan berada pada keadaan impedansi tinggi. Pena WR bila dibuat aktif bersamaan dengan CS akan memulai konversi. Konversi akan reset bila WR dibuat tidak aktif. Konversi dimulai setelah WR berubah menjadi aktif.
Pin 4 dan 19 (clock IN dan clock R). Merupakan pena masukan dari rangkaian schmit trigger. Pin ini digunakan sebagai clock internal dengan menambah rangkaian RC.
Pin 5 (INTR) Merupakan pena interupsi keluaran yang digunakan didalam system mikroprosesor. Pin 5 menunjukkan bahwa konversi telah selesai. Pin 5 akan mengeluarkan logika tinggi bila konversi dimulai dan mengeluarkan pin rendah bila konversi selesai.
Pin 6 dan 7 (Vin (+) dan Vin (-) Merupakan pena interupsi untuk masukan tegangan analog. Vin (+) dan Vin (-) adalah sinyal masukan differensial. Vin (-) digunakan untuk masukan negatif jika Vin (+) dihubungkan dengan ground, dan Vin (+) digunakan untuk masukan positif jika Vin (-) dihubungkan ground.
Pin 8 dan 10 (AGND dan DGND) Pin ini dihubungkan dengan ground.
Pin 9 (Vref/2) Merupakan pena masukan tegangan referensi yang digunakan sebagai referensi untuk tegangan masukan dari pin 6 dan 7.
Pin 11 sampai 18 (bus data 8 bit) Merupakan jalur keluaran data digital 8 bit. Pin 11 merupakan data MSB dan pena 18 merupakan data LSB.
Pin 20 (V+) Pin ini dihubungkan ke VCC (5volt).
Data analog perlu didigitalkan terlebih dahulu untuk membolehkan data tersebut menggunakan sistem penghantaran digital. Pendigitalan data analog akan menghasilkan data digital. Data ini seterusnya akan dibawa oleh isyarat digital atau isyarat analog. Pendigitalan menghasilkan data yang sangat banyak. Ada beberapa metode yang dipakai pada pada pendigitalan sinyal analog, yaitu :
Pulse Amplitude Modulation (PAM)
Teknik ini mengambil sinyal analog, mencupliknya (sampling) dan membangkitkan sederetan pulsa. Pencuplikan berarti mengukur amplitude sinyal pada interval atau level yang sama. Disini dipakai metode yang dinamakan sample and hold.
Pulse Code Modulation (PCM)
PCM memodifikasi pulsa yang dihasilkan PAM untuk diubah menjadi sinyal digital yang komplit. PCM pertama-tama mengkuantisasi pulsa PAM.
Digital To Analog Conventer (DAC)
Walaupun besaran fisis pada umumnya besaran analog, kini berbagai peralatan elektronika telah banyak yang menyimpan, mengolah dan mengirimkan data dalam bentuk digital. Hal ini disebabkan karena penggunaan sinyal-sinyal digital lebih banyak memberkan keuntungan dari pada sinyal-sinyal analog. Proses yang biasa dilakukan untuk maksud diatas adalah mengubah sinyal-sinyal analog menjadi sinyal-sinyal digital, kemudian dilakukan pengolahan sinyal-sinyal secara numerik, dan pada saat mengubah sinyal digital menjadi sinyal analog. Pada percobaan ini hanya akan dikaji perihal pengubahan sinyal digital menjadi sinyal analog (DAC, Digital to Analog Converter). Rangkaian sederhana untuk mengubah sinyal digital menjadi sinyal analog ditunjukkan oleh gambar 6.1.
Gambar 6.3 Pengubah Digital ke Analog(hubungi blogger jika diperlukan)
Kuat arus I0, I1, I2, I3 dan If memiliki hubungan :
I_f= I_0-I_1-I_2-I_3
-V_2/R_t =-E S_0/R_0 - S_1/R_1 -S_2/R_2 -S_3/R_3
Atau :
V_1=R_1 E S_0/R_0 -S_1/R_1 -S_2/R_2 -S_3/R_3
Dengan S0, S1, S2, dan S3 akan bernilai nol jika saklar terbuka, dan bernilai 1 jika saklar tertutup.
Dengan memasukan nilai R3 = R, R2 = 2 R, R1 = 4 R, R0 = 8 R, dan Rf = 8R/15 akan didapatkan :
V_0=(S E)/15+S_0/S_8 -S_1/4-S_2/2-S_3/1
Terlihat bahwa dengan member tegangan masukan positif, akan diperoleh tegangan keluaran negatif. Mengingat Op-Amp yang digunakan adalah LM324 yang diberi satu daya 0 – 5 Volt, maka tidak dapat menghasilkan keluaran negatif.
Jika semua saklar diputus, tegangan keluar bernilai 0, sedangkan jika semua saklar disambung, tegangan keluarannya akan sama dengan E. Variasi yang lain dari kombinasi saklar tersebut akan menghasilkan tegangan keluaran antara 0 dan E dengan resolusi tegangan 8E/15 Volt.
BAB V SEVEN SEGMEN, DECODER DAN COUNTER
5.2. Dasar Teori
5.2.1. Decoder
Sebuah decorder adalah rangkaian logika yang menerima input-input biner dan mengaktifkan salah satu output-nya sesuai dengan urutan binner input-nya.
Blok diagram dari rangkaian Decorder diberikan pada gambar di bawah ini:
Gambar 5.1 Diagram rangkaian decorder(hubungi blogger jika diperlukan)
Beberapa rangkaian Decorder yang sering dijumpai adalah 3x8 (3 bit input dan 8 output line), decorder 4x16, decoder BCD to 7 segment (4 bit input dan 8 output line). Khusus untuk BCD to 7 segment mempunyai prinsip kerja yang berbeda dengan decoder-decoder yang lain, di mana kombinasi dari setiap inputnya dapat mengaktifkan beberapa output linenya (bukan salah satu line).
Tabel 5.1 Kebenaran Sebuah Decoder
INPUT OUTPUT
A B C O0 O1 O2 O3 O4 O5 O6 O7
0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0
0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0
0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0
0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0
1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0
1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0
1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0
1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1
5.2.2. BCD to Seven Segment
Informasi atau data yang ditransfer dalam sistem logika dalam bentuk binary, karena bentuk ini lebih sesuai untuk peralatan logika, walau tidak begitu cocok untuk manusia. Dengan mengkodekan angka decimal dalam bentuk binary, maka terbentuklah system angka yang meadai untuk manusia dan mesin komputer.
Sebuah Seven segment layar, kurang umum dikenal sebagai tujuh indikator-segmen, merupakan bentuk elektronik layar perangkat untuk menampilkan item angka yang merupakan alternatif yang lebih kompleks titik matriks. Tujuh-segmen yang ditawarkan secara luas digunakan dalam jam digital. Seven segmen, merupakan sekumpulan LED yang dibangun sedemikian rupa sehingga menyerupai digit, seven segmen ada dua macam: common anoda dan common katoda. Common katoda merupakan seven segmen yang kaki katodanya dihubungkan bersama ke ground, dimana untuk mengaktifkan tiap segmennya perlu diberi logika ’1’ yaitu dihubungkan dengan VCC. Common anoda merupakan kebalikan dari ACC, dimana kaki anoda dihubungkan bersama untuk mengaktifkan setiap segmentnya perlu diberi logika nol atau dihubungkan ke ground.
Gambar 5.2 Rangkaian Interface ke 7 Segmen
Pada rangkaian tersebut dapat anda perhatikan bagian seven segmen, karena seven segmen yang digunakan adalah common anoda, maka segmen tersebut dapat nyala apabila mendapat logika '0' pada bagian katoda. Dengan kata lain untuk menghidupkan seven segmen yang terkoneksi ke mikrokontroler port paralel maka harus dioutputkan logika '0'.Sehingga pada contoh tersebut, agar dapat ditampilkan angka 3 pada seven segmen maka port P0 harus mengeluarkan data 00110000b.
5.2.3. Counter
Counter disebut juga pencacah atau penghitung yaitu rangkaian logika sekuensial yang digunakan untuk menghitung jumlahpulsa yang diberikan pada bagian masukan. Counter digunakan untuk bebagai aritmatika, pembagi frekuensi, penghitung jarak (odometer), penghitung kecepatan (spedometer), yang pengembangannya digunakan luas dalam aplikasi perhitungan pada instrumen ilmiah, kontrol industri, komputer, perlengkapan industri dan sebagainya.
Counter tersusun atas sederetan flip-flop yang dimanipulasi sedemikian rupa dengan menggunakan peta karnough sehingga pulsa yang masuk dapat dihitung sesuai rancangan. Dalam perancangan counter dapat tersusun atas semua jenis flip-flop tersebut.
Secara global ada dua jenis yaitu :
a. Asyncronous Counter
Seperti tersebut pada bagian sebelumnya, Asyncronous Counter tersusun atas flip-flop yang dihubungkan seri dan pemicuannya tergantung dari flip-flop sebelumnya, kemudian menjalar sampai flip-flop MSB-nya. Karena itulah, Asyncronous Counter sering disebut dengan ripple-through counter.
b. Syncronous Counter
Syncronous Counter memiliki pemicuan dari sumber clock yang sama dan susunan flip-flopnya adalah paralel. Dalam Syncronous Counter ini sendiri, terdapat perbedaan penempatan atau manipulasi gerbang dasarnya yang menyebabkan perbedaan waktu tunda yang disebut carry propagation delay.
5.2.1. Decoder
Sebuah decorder adalah rangkaian logika yang menerima input-input biner dan mengaktifkan salah satu output-nya sesuai dengan urutan binner input-nya.
Blok diagram dari rangkaian Decorder diberikan pada gambar di bawah ini:
Gambar 5.1 Diagram rangkaian decorder(hubungi blogger jika diperlukan)
Beberapa rangkaian Decorder yang sering dijumpai adalah 3x8 (3 bit input dan 8 output line), decorder 4x16, decoder BCD to 7 segment (4 bit input dan 8 output line). Khusus untuk BCD to 7 segment mempunyai prinsip kerja yang berbeda dengan decoder-decoder yang lain, di mana kombinasi dari setiap inputnya dapat mengaktifkan beberapa output linenya (bukan salah satu line).
Tabel 5.1 Kebenaran Sebuah Decoder
INPUT OUTPUT
A B C O0 O1 O2 O3 O4 O5 O6 O7
0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0
0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0
0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0
0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0
1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0
1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0
1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0
1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1
5.2.2. BCD to Seven Segment
Informasi atau data yang ditransfer dalam sistem logika dalam bentuk binary, karena bentuk ini lebih sesuai untuk peralatan logika, walau tidak begitu cocok untuk manusia. Dengan mengkodekan angka decimal dalam bentuk binary, maka terbentuklah system angka yang meadai untuk manusia dan mesin komputer.
Sebuah Seven segment layar, kurang umum dikenal sebagai tujuh indikator-segmen, merupakan bentuk elektronik layar perangkat untuk menampilkan item angka yang merupakan alternatif yang lebih kompleks titik matriks. Tujuh-segmen yang ditawarkan secara luas digunakan dalam jam digital. Seven segmen, merupakan sekumpulan LED yang dibangun sedemikian rupa sehingga menyerupai digit, seven segmen ada dua macam: common anoda dan common katoda. Common katoda merupakan seven segmen yang kaki katodanya dihubungkan bersama ke ground, dimana untuk mengaktifkan tiap segmennya perlu diberi logika ’1’ yaitu dihubungkan dengan VCC. Common anoda merupakan kebalikan dari ACC, dimana kaki anoda dihubungkan bersama untuk mengaktifkan setiap segmentnya perlu diberi logika nol atau dihubungkan ke ground.
Gambar 5.2 Rangkaian Interface ke 7 Segmen
Pada rangkaian tersebut dapat anda perhatikan bagian seven segmen, karena seven segmen yang digunakan adalah common anoda, maka segmen tersebut dapat nyala apabila mendapat logika '0' pada bagian katoda. Dengan kata lain untuk menghidupkan seven segmen yang terkoneksi ke mikrokontroler port paralel maka harus dioutputkan logika '0'.Sehingga pada contoh tersebut, agar dapat ditampilkan angka 3 pada seven segmen maka port P0 harus mengeluarkan data 00110000b.
5.2.3. Counter
Counter disebut juga pencacah atau penghitung yaitu rangkaian logika sekuensial yang digunakan untuk menghitung jumlahpulsa yang diberikan pada bagian masukan. Counter digunakan untuk bebagai aritmatika, pembagi frekuensi, penghitung jarak (odometer), penghitung kecepatan (spedometer), yang pengembangannya digunakan luas dalam aplikasi perhitungan pada instrumen ilmiah, kontrol industri, komputer, perlengkapan industri dan sebagainya.
Counter tersusun atas sederetan flip-flop yang dimanipulasi sedemikian rupa dengan menggunakan peta karnough sehingga pulsa yang masuk dapat dihitung sesuai rancangan. Dalam perancangan counter dapat tersusun atas semua jenis flip-flop tersebut.
Secara global ada dua jenis yaitu :
a. Asyncronous Counter
Seperti tersebut pada bagian sebelumnya, Asyncronous Counter tersusun atas flip-flop yang dihubungkan seri dan pemicuannya tergantung dari flip-flop sebelumnya, kemudian menjalar sampai flip-flop MSB-nya. Karena itulah, Asyncronous Counter sering disebut dengan ripple-through counter.
b. Syncronous Counter
Syncronous Counter memiliki pemicuan dari sumber clock yang sama dan susunan flip-flopnya adalah paralel. Dalam Syncronous Counter ini sendiri, terdapat perbedaan penempatan atau manipulasi gerbang dasarnya yang menyebabkan perbedaan waktu tunda yang disebut carry propagation delay.
BAB IV WATTMETER
4.2. Dasar Teori
Wattmeter adalah instrumen pengukur daya listrik yang pembacaannya dalam satuan watt di mana merupakan kombinasi voltmeter dan amperemeter. Dalam pengoperasiannya harus memperhatikan petunjuk yang ada pada manual book atau tabel yang tertera pada wattmeter. Demikian juga dalam hal pembacaannya harus mengacu pada manual book yang ada.
Pengukuran daya listrik secara langsung adalah dengan menggunakan wattmeter, ada beberapa jenis wattmeter, antara lain wattmeter elektrodinamik, wattmeter induksi, wattmeter elektrostatik dan sebagainya. Yang paling banyak digunakan adalah wattmeter elektrodinamik, karena sesuai dengan karakteristiknya.
Wattmeter Eletrodinamik atau Elektrodinamometer Wattmeter
Instrumen ini cukup familiar dalam desain dan konstruksi elektrodinamometer tipe ammeter dan voltmeter analog. Kedua koilnya dihubungkan dengan sirkuit yang berbeda dalam pengukuran power. Koil yang tetap atau field coil dihubungkan secara seri dengan rangkaian, koil bergerak dihubungkan paralel dengan tegangan dan membawa arus yang proporsional dengan tegangan. Sebuah tahanan non-induktif dihubungkan secara seri dengan koil bergerak supaya dapat membatasi arus menuju nilai yang kecil. Karena koil bergerak membawa arus proposional dengan tegangan maka disebut pressure coil atau voltage coil dari wattmeter.
Error pada Wattmeter
1. Error pada akibat hubungan berbeda.
2. Error akibat induktansi kumparan tegangan.
3. Error akibat kapasistansi pada rangkain kumparan tegangan.
4. Error karena medan liar.
5. Error karena arus Eddy.
Wattmeter Induksi
Prinsip kerja wattmeter induksi sama dengan prinsip kerja amperemeter dan voltmeter induksi. Perbedaan dengan wattmeter jenis dinamometer adalah wattmeter induksi hanya dapat dipakai dengan suplai listrik bolak balik sedangkan wattmeter jenis dinamometer dapat dipakai baik dengan suplai listrik bolak balik atau searah.
Kelebihan dan keterbatasan wattmeter induksi yaitu wattmeter induksi mempunyai skala lebar, bebas pengaruh medan liar, serta mempunyai peredaman bagus. Selain itu, alat ukur ini juga bebas dari error akibat frekuensi. Kelemahannya adalah timbulnya error yang kadang-kadang serius yang diakibatkan oleh pengaruh suhu sebab suhu ini berpengaruh pada tahanan lintasan arus eddy.
Pengukuran daya arus searah dapat dilakukan dengan alat ukur wattmeter. Di dalam instrumen ini terdapat dua macam kumparan yaitu kumparan arus dan kumparan tegangan. Kopel yang dikalikan oleh kedua macam kumparan tersebut berbanding lurus dari hasil perkalian arus dan tegangan.
Daya listrik dalam pengertiannya dapat dikelompokkan dalam dua kelompok sesuai dengan catu tenaga listriknya, yaitu daya listrik DC dan daya listrik AC.
Daya listrik DC dirumuskan sebagai
Dimana :
P = daya (Watt)
V = tegangan (Volt)
I = arus (Ampere)
Daya listrik AC ada dua macam yaitu daya untuk satu phase dan daya untuk tiga phase.
Pada sistem satu phase dirumuskan sebagai berikut:
Dimana:
V = tegangan kerja (Volt)
I = arus yang mengalir ke beban (Ampere)
cos f = faktor daya
Pada sistem tiga phase dirumuskan sebagai:
Dimana :
V = tegangan phase netral (Volt)
I = arus yang mengalir ke beban (Ampere)
cos f = faktor daya
Pengukuran Daya Satu Fasa dengan Menggunakan Wattmeter
Elektrodinamometer dipakai secara luas dalam pengukuran daya, dia dapat dipakai untuk menunjukkan daya searah (DC) maupun daya bolak-balik (AC) untuk setiap bentuk gelombang tegangan dan arus dan tidak terbatas pada gelombang sinus saja. Elektrodinamometer yang digunakan sebagai voltmeter atau kumparan-kumparan yang diam dihubungkan seri dengan tahanan penbatas arus dan membawa arus kecil (IP). Arus sesaat didalam kumparan yang berputar adalah IP = e/RP dimana e adalah tegangan sesaat pada jala-jala dan RP adalah tahanan total, kumparan berputar beserta tahanan serinya.
Defleksi kumparan putar sebanding dengan perkalian IC dan IP dan untuk defleksi rata-rata selama satu perioda dapat dituliskan :
dimana:
rata-rata = defleksi sudut rata-rata kumparan
K = konstanta instrumen
IC = arus seasaat dalam kumparan medan
IP = arus sesaat di dalam kumparan-kumparan potensial
Dengan menganggap sementara IC sama dengan arus beban I (secara aktual IC = IP + I) dan menggunakan nilai IP = e/RP kita bisa dapatkan :
Menurut definisi, daya rata-rata didalam suatu rangkaian adalah :
Jika φ dan I adalah besaran sinus dengan bentuk e = Em sin wt dan I = Im sin (wt + φ) maka persamaan (*) berubah menjadi :
dimana E dan I menyatakan nilai-nilai rms tegangan dan arus φ menyatakan sudut fasa antara tegangan dan arus.
Wattmeter elektrodinamometer membutuhkan sejumlah daya untuk mempertahankan medan magnetnya, tetapi ini biasanya begitu kecil dibandingkan daya beban sehingga dapat diabaikan, Jika diperlukan pembacaan daya yang tepat, kumparan arus harus persis membawa arus beban, dan kumparan potensial harus dihubungkan diantara terminal beban.
Dengan menghubungkan kumparan potensial ke titik A, tegangan beban terukur dengan tepat. Tetapi arus yang melalui kumparan-kumparan medan lebih besar sebanyak IP. Berarti wattneter membaca lebih tinggi sebesar kehilangan daya daya tambahan didalam rangkaian potensial. Tetapi, jika rangkaian potensial dihubungkan ke titik B, kumparan medan mencatat arus yang tepat, tetapi tegangan pada kumparan potensial akan lebih besar sebanyak penurunan tegangan pada kumparan-kumparan medan. Juga wattmeter akan mencatat lebih tinggi, tetapi dengan kehilangan sebesar I.R di dalam kumparan medan.
Cara penyambungan yang tepat tergantung pada situasi. Umumnya, sambungan kumparan potensial pada titik A lebih diinginkan untuk beban-beban arus tinggi, tegangan rendah, sedang sambungan kumparan potensial pada titik B lebih diinginkan untuk beban-beban arus rendah, dan tegangan tinggi.
Kesulitan dalam menempatkan sambungan kumparan potensi diatasi dengan wattmeter yang terkompensasi. Kumparan arus terdiri dari dua kumparan, masing-masing mempunyai jumlah lilitan yang sama. Salah satu kumparan menggunakan kawat besaran yang membawa arus beban ditambah arus untuk kumparan potensial. Gulungan lain menggunakan kawat kecil (tipis) dan hanya membawa arus ke kumparan tegangan. Tetapi arus ini berlawanan dengan arus didalam gulungan besar, menyebabkan fluks yang berlawanan dengan fluks utama. Berarti efek I dihilangkan dan wattmeter menunjukkan daya yang sesuai.
Wattmeter adalah instrumen pengukur daya listrik yang pembacaannya dalam satuan watt di mana merupakan kombinasi voltmeter dan amperemeter. Dalam pengoperasiannya harus memperhatikan petunjuk yang ada pada manual book atau tabel yang tertera pada wattmeter. Demikian juga dalam hal pembacaannya harus mengacu pada manual book yang ada.
Pengukuran daya listrik secara langsung adalah dengan menggunakan wattmeter, ada beberapa jenis wattmeter, antara lain wattmeter elektrodinamik, wattmeter induksi, wattmeter elektrostatik dan sebagainya. Yang paling banyak digunakan adalah wattmeter elektrodinamik, karena sesuai dengan karakteristiknya.
Wattmeter Eletrodinamik atau Elektrodinamometer Wattmeter
Instrumen ini cukup familiar dalam desain dan konstruksi elektrodinamometer tipe ammeter dan voltmeter analog. Kedua koilnya dihubungkan dengan sirkuit yang berbeda dalam pengukuran power. Koil yang tetap atau field coil dihubungkan secara seri dengan rangkaian, koil bergerak dihubungkan paralel dengan tegangan dan membawa arus yang proporsional dengan tegangan. Sebuah tahanan non-induktif dihubungkan secara seri dengan koil bergerak supaya dapat membatasi arus menuju nilai yang kecil. Karena koil bergerak membawa arus proposional dengan tegangan maka disebut pressure coil atau voltage coil dari wattmeter.
Error pada Wattmeter
1. Error pada akibat hubungan berbeda.
2. Error akibat induktansi kumparan tegangan.
3. Error akibat kapasistansi pada rangkain kumparan tegangan.
4. Error karena medan liar.
5. Error karena arus Eddy.
Wattmeter Induksi
Prinsip kerja wattmeter induksi sama dengan prinsip kerja amperemeter dan voltmeter induksi. Perbedaan dengan wattmeter jenis dinamometer adalah wattmeter induksi hanya dapat dipakai dengan suplai listrik bolak balik sedangkan wattmeter jenis dinamometer dapat dipakai baik dengan suplai listrik bolak balik atau searah.
Kelebihan dan keterbatasan wattmeter induksi yaitu wattmeter induksi mempunyai skala lebar, bebas pengaruh medan liar, serta mempunyai peredaman bagus. Selain itu, alat ukur ini juga bebas dari error akibat frekuensi. Kelemahannya adalah timbulnya error yang kadang-kadang serius yang diakibatkan oleh pengaruh suhu sebab suhu ini berpengaruh pada tahanan lintasan arus eddy.
Pengukuran daya arus searah dapat dilakukan dengan alat ukur wattmeter. Di dalam instrumen ini terdapat dua macam kumparan yaitu kumparan arus dan kumparan tegangan. Kopel yang dikalikan oleh kedua macam kumparan tersebut berbanding lurus dari hasil perkalian arus dan tegangan.
Daya listrik dalam pengertiannya dapat dikelompokkan dalam dua kelompok sesuai dengan catu tenaga listriknya, yaitu daya listrik DC dan daya listrik AC.
Daya listrik DC dirumuskan sebagai
Dimana :
P = daya (Watt)
V = tegangan (Volt)
I = arus (Ampere)
Daya listrik AC ada dua macam yaitu daya untuk satu phase dan daya untuk tiga phase.
Pada sistem satu phase dirumuskan sebagai berikut:
Dimana:
V = tegangan kerja (Volt)
I = arus yang mengalir ke beban (Ampere)
cos f = faktor daya
Pada sistem tiga phase dirumuskan sebagai:
Dimana :
V = tegangan phase netral (Volt)
I = arus yang mengalir ke beban (Ampere)
cos f = faktor daya
Pengukuran Daya Satu Fasa dengan Menggunakan Wattmeter
Elektrodinamometer dipakai secara luas dalam pengukuran daya, dia dapat dipakai untuk menunjukkan daya searah (DC) maupun daya bolak-balik (AC) untuk setiap bentuk gelombang tegangan dan arus dan tidak terbatas pada gelombang sinus saja. Elektrodinamometer yang digunakan sebagai voltmeter atau kumparan-kumparan yang diam dihubungkan seri dengan tahanan penbatas arus dan membawa arus kecil (IP). Arus sesaat didalam kumparan yang berputar adalah IP = e/RP dimana e adalah tegangan sesaat pada jala-jala dan RP adalah tahanan total, kumparan berputar beserta tahanan serinya.
Defleksi kumparan putar sebanding dengan perkalian IC dan IP dan untuk defleksi rata-rata selama satu perioda dapat dituliskan :
dimana:
rata-rata = defleksi sudut rata-rata kumparan
K = konstanta instrumen
IC = arus seasaat dalam kumparan medan
IP = arus sesaat di dalam kumparan-kumparan potensial
Dengan menganggap sementara IC sama dengan arus beban I (secara aktual IC = IP + I) dan menggunakan nilai IP = e/RP kita bisa dapatkan :
Menurut definisi, daya rata-rata didalam suatu rangkaian adalah :
Jika φ dan I adalah besaran sinus dengan bentuk e = Em sin wt dan I = Im sin (wt + φ) maka persamaan (*) berubah menjadi :
dimana E dan I menyatakan nilai-nilai rms tegangan dan arus φ menyatakan sudut fasa antara tegangan dan arus.
Wattmeter elektrodinamometer membutuhkan sejumlah daya untuk mempertahankan medan magnetnya, tetapi ini biasanya begitu kecil dibandingkan daya beban sehingga dapat diabaikan, Jika diperlukan pembacaan daya yang tepat, kumparan arus harus persis membawa arus beban, dan kumparan potensial harus dihubungkan diantara terminal beban.
Dengan menghubungkan kumparan potensial ke titik A, tegangan beban terukur dengan tepat. Tetapi arus yang melalui kumparan-kumparan medan lebih besar sebanyak IP. Berarti wattneter membaca lebih tinggi sebesar kehilangan daya daya tambahan didalam rangkaian potensial. Tetapi, jika rangkaian potensial dihubungkan ke titik B, kumparan medan mencatat arus yang tepat, tetapi tegangan pada kumparan potensial akan lebih besar sebanyak penurunan tegangan pada kumparan-kumparan medan. Juga wattmeter akan mencatat lebih tinggi, tetapi dengan kehilangan sebesar I.R di dalam kumparan medan.
Cara penyambungan yang tepat tergantung pada situasi. Umumnya, sambungan kumparan potensial pada titik A lebih diinginkan untuk beban-beban arus tinggi, tegangan rendah, sedang sambungan kumparan potensial pada titik B lebih diinginkan untuk beban-beban arus rendah, dan tegangan tinggi.
Kesulitan dalam menempatkan sambungan kumparan potensi diatasi dengan wattmeter yang terkompensasi. Kumparan arus terdiri dari dua kumparan, masing-masing mempunyai jumlah lilitan yang sama. Salah satu kumparan menggunakan kawat besaran yang membawa arus beban ditambah arus untuk kumparan potensial. Gulungan lain menggunakan kawat kecil (tipis) dan hanya membawa arus ke kumparan tegangan. Tetapi arus ini berlawanan dengan arus didalam gulungan besar, menyebabkan fluks yang berlawanan dengan fluks utama. Berarti efek I dihilangkan dan wattmeter menunjukkan daya yang sesuai.
BAB III PENGENALAN DAN PENGGUNAAN SENSOR ARUS (AMPERE METER)
3.2 Dasar Teori
Dalam suatu rangkaian elektronik terdapat tegangan, arus dan hambatan yang saling berhubungan. Ampere meter adalah alat untuk mengukur arus yang mengalir pada suatu rangkaian elektronik. Arus listrik yang mengalir pada suatu konduktor menimbulkan medan magnet. Oleh sebab itu arus listrik dapat diukur dengan besarnya medan magnet. Medan magnet dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain:
• Besar arus listrik
• Jarak medan magnet terhadap suatu titik pengukuran
• Arah medan magnet yang terbentuk
Medan magnet adalah suatu medan yang dibentuk dengan menggerakkan muatan listrik (arus listrik) yang menyebabkan munculnya gaya di muatan listrik yang bergerak lainnya. Putaran mekanika kuantum dari satu partikel membentuk medan magnet dan putaran itu dipengaruhi oleh dirinya sendiri seperti arus listrik. Sebuah medan magnet adalah medan vektor, yaitu berhubungan dengan setiap titik dalam ruang vektor yang dapat berubah menurut waktu. Arah dari medan ini adalah seimbang dengan arah jarum kompas yang diletakkan di dalam medan tersebut.
Secara konvensional kuat arus dapat diukur dengan menghubungkan alat secara seri pada rangkaian. Cara ini memiliki kelemahan karena mengganggu aliran arus yang akan diukur. Kemajuan teknologi digital meningkatkan kemampuan alat ukur. Ukuran yang semakin kecil sehingga mudah digunakan disamping harga yang semakin murah juga didukung oleh kemajuan teknologi digital. Kemajuan ini menyebabkan penelitian-penelitian dapat dilakukan dengan lebih baik dan cepat. Alat ukur dapat tersusun atas bagian digital dan analog. Ada tiga bagian utama dalam suatu alat ukur, yaitu sensor, pengolah data dan penampil data. Alat ukur dengan penampil digital memberikan banyak kemudahan seperti pembacaan yang lebih teliti dan mudah dibaca karena tidak ada paralaks. Pengolahan data juga lebih mudah dilakukan secara digital, walaupun ada beberapa bagian yang memang tidak bisa mengabaikan kemampuan suatu rangkaian analog. Ada beberapa alat untuk mengukur arus yang sering disebut sensor arus.
Sensor arus sebatang kawat teraliri arus listrik menuju beban dilewatkan diantara cicin toroid dan sejumlah kawat email digulung pada cincin toroid tersebut maka kumparan kawat pada cincin tersebut akan menginduksikan arus listrik dari sebatang kawat arus tersebut. Dengan mengolah sinyal induksi pada kawat kumparan toroid tersebut maka akan diperoleh nilai arus yang dilewatkan untuk mensuplay beban pada ujung kawat arus. Dengan metode ini arus yang dilewatkan akan terbaca pada fungsi besaran tegangan berbentuk gelombang sinusoidal.
Gambar 3.1 Sensor arus dan pengkondisi sinyal(hubungi blogger jika diperlukan)
Jenis penguat yang digunakan pada pengolah sinyal arus diatas merupakan penguat non inverting, pada bagian belakang diberikan sebuah dioda terpasang sebagai callper yang memotong sinyal dibawah sumbu nol dan kapasitor berfungsi sebagai pemurni tegangan DC. Sehingga pada rangkaian pengkondisi sinyal ini menghasilkan tegangan DC yang kompatibel terhadap kebutuhan tegangan ADC.
Macam sensor arus antara lain:
1. Sensor magnetic fluxgate
Dengan menggunakan sensor magnetik, arus dapat diukur tanpa harus mengganggu aliran arus, karena yang diukur hanya kuat medan magnet yang dihasilkan oleh arus yang akan diukur. Dalam tulisan ini akan ditunjukkan penggunaan sensor magnetik fluxgate untuk mengukur kuat arus. Dari hasil penelitian terlihat bahwa sensor magnetik fluxgate yang digunakan dapat mengukur kuat arus dalam daerah pengukuran yang cukup lebar dan dengan ketelitian ≤ 2 %.
Ada cukup banyak metode yang dapat digunakan untuk mengukur kuat arus listrik, beberapa diantaranya adalah metode shunt resistif, transformator arus, dan sensor magnetik. Metode shunt resistif bekerja berdasarkan hukum Ohm yang menghasilkan suatu tegangan yang sebanding dengan arus yang melalui resistor shunt, yaitu resistor yang dihubungkan secara seri dengan beban yang hendak diukur arusnya. Cara ini menawarkan ketelitian yang bagus dan offset yang rendah, tetapi tanpa isolasi elektris. Selain itu drift termalnya tinggi. Hal ini memungkinkan terjadinya transient spikes yang dapat merusak sensor dan berpotensi menyebabkan peralatan elektronik mengalami kelebihan beban.
Transformator arus terdiri dari kumparan primer dan kumparan sekunder yang dililitkan pada suatu inti magnetik. Arus yang hendak dideteksi dialirkan ke kumparan primer. Arus ini menghasilkan suatu medan magnet yang mengimbas ke kumparan sekunder. Inti magnetik pada transformator berfungsi untuk membuat agar fluks magnetik yang dihasilkan kumparan primer sebanyak mungkin menembus kumparan sekunder. Perubahan fluks yang dihasilkan arus primer menyebabkan timbulnya tegangan listrik induksi pada kumparan sekunder. Arus yang dibangkitkan pada kumparan sekunder sebanding dengan arus primer, dan nisbah kedua arus ini ditentukan oleh nisbah jumlah lilitan masing-masing kumparan. Transformator arus memang menawarkan isolasi elektris, tetapi alat ini hanya bekerja untuk aplikasi arus bolak-balik (AC). Selain itu, transformator umumnya berukuran relatif besar sehingga memerlukan tempat yang besar pula.
Sensor magnetik dapat digunakan untuk mengatasi keterbatasan pada kedua metode pengukuran arus di atas. Sensor magnetik fluxgate menawarkan solusi berupa sensitivitas yang tinggi, ukuran yang kecil, dan reliable. Selain itu piranti ini dapat digunakan untuk penginderaan arus tanpa kontak. Jadi dengan menggunakan sensor ini pengukuran dapat dilakukan tanpa harus merusak rangkaian elektrisnya. Metode ini memungkinkan untuk pengisolasian sistem elektris serta memproteksi sensor dan rangkaian elektronik pendukungnya.
Sensor magnetik fluxgate bekerja berdasarkan prinsip diferensial. Dengan cara ini maka gangguan/nois yang berasal dari lingkungan seperti temperatur atau pengaruh lingkungan lainnya akan saling menghilangkan dan sensor dapat mengukur medan magnet yang sangat lemah. Untuk mengatasi gangguan sinyal frekuensi tinggi, pada sensor dipasang filter lolos rendah orde dua.
2. Sensor efek hall atau hall effect sensor
Untuk mengukur daya listrik lampu pijar, yang paling penting adalah pengukuran arusnya. Salah satu sensor arus yang dapat digunakan adalah sensor efek hall. Untuk mengukur arus bisa digunakan trafo arus atau sensor efek hall. Sensor efek hall dapat digunakan untuk menyensor arus karena sensor efek hall merespon medan magnet, sedangkan medan magnet yang ditimbulkan arus selalu sebanding dengan besar arusnya. Ini membuat sensor efek hall baik digunakan sebagai sensor arus.
Sensor arus AC-nya adalah sensor efek hall yang dapat mengukur medan magnet disekitar kawat berarus. Agar medan magnetnya cukup kuat dan bisa terukur sensor efek hall, maka dibuat lilitan dengan inti ferit yang medan magnetnya dibuat menembus sensor. Arus yang dilewatkan ke lilitan adalah arus yang telah disearahan terlebih dahulu. Jumlah lilitan dan inti ferit sangat mempengaruhi besar penguatan medannya.
Isyarat dari sensor efek hall menunjukkan medan nol pada tegangan 2,5 V. Tegangannya akan berubah jika terjadi perubahan medan magnet. Isyarat ini diperkuat, dan kemudian difilter sehingga outputnya berupa tegangan DC yang berbanding lurus terhadap perubahan arusnya.
Sensor arus dengan prinsip efek hall dapat mengukur arus dengan sangat tepat. Di samping itu sensor medan magnet ini dapat dimanfaatkan dalam banyak keperluan, karena medan magnet dapat direspon dalam range frekuensi yang cukup besar. Semuanya tergantung dari kualitas penguatan sinyalnya.
Hall effect sensor yang diaplikasikan untuk mengukur arus listrik. Ampere meter saat ini penggunaannya dipasang secara seri dengan memutuskan kabel yang ada pada rangkaian atau menggunakan tang Ampere. Oleh karena itu dilakukan penelitian untuk mengukur arus listrik menggunakan hall effect sensor dengan metode mendeteksi besarnya medan magnet pada suatu kabel yang dialiri arus listrik. Jadi untuk mengukur arus, hall effect sensor hanya didekatkan pada kabel yang akan diukur.
Dalam pembuatan ampere meter ini menggunakan sebuah mikrokontroler tipe AVR ATMega 8. AVR ATMega 8 memiliki fitur tambahan seperti ADC internal dan internal clock osscilator. Pada alat ukur arus ini AVR berfungsi sebagai pengatur dari komponen seperti LCD (Liquid Crystal Display) dan sebagai pengolah data. Output dari sensor diolah terlebih dahulu oleh rangkaian amplifier baru kemudian data analog yang ada diubah oleh AVR menjadi data digital dan ditampilkan hasilnya melalui LCD.
3. Digital clamp ampere meter
Ampere meter adalah alat yang digunakan untuk mengukur kuat arus listrik. Umumnya alat ini dipakai oleh teknisi elektronik dalam alat multi tester listrik yang disebut avometer gabungan dari fungsi amperemeter, voltmeter dan ohmmeter.
Amper meter dapat dibuat atas susunan mikroamperemeter dan shunt yang berfungsi untuk deteksi arus pada rangkaian baik arus yang kecil, sedangkan untuk arus yang besar ditambhan dengan hambatan shunt.
Amperemeter bekerja sesuai dengan gaya lorentz gaya magnetis. Arus yang mengalir pada kumparan yang selimuti medan magnet akan menimbulkan gaya lorentz yang dapat menggerakkan jarum amperemeter. Semakin besar arus yang mengalir maka semakin besar pula simpangannya.
Pengukuran arus menggunakan metode lama kini sudah mulai digantikan dengan sistem clamp. Sistem clamp menggunakan prinsip hukum Faraday yang mengatakan bahwa perubahan fluks magnet dalam sebuah kumparan akan menimbulkan arus yang akan mengalir pada kumparan itu. Pada tahap awal dipergunakan kumparan yang dibuat sendiri, tetapi karena hasilnya kurang memuaskan, dipergunakan kumparan dari clamp bekas. Sistem dibatasi untuk mengukur arus AC dengan range 1mA sampai dengan 1,999A. Ampere meter ini harus mudah dibawa (portable), sehingga sumber tegangannya dari baterai. Hasil pengukuran ditampilkan ke 3½ 7-segment yang merupakan keluaran dari ICL7107.
Secara umum, Faraday mengatakan bahwa perubahan fluks magnet dalam sebuah kumparan akan menimbulkan arus yang mengalir pada kumparan. Apabila jumlah lilitan semakin besar, maka semakin besar pula tegangan yang dapat diukur di kedua ujung kumparan itu. Tegangan yang terukur di kumparan itu biasanya dalam orde mili volt. Arus AC yang mengalir pada sebuah kabel akan memberikan perubahan fluks, sehingga besarnya arus tersebut dapat diukur dengan menggunakan sistem clamp.
ICL 7107 adalah sebuah ADC yang keluarannya dapat langsung ditampilkan ke 3½ 7-segment. IC ini menerima input tegangan maksimal 2V. Penggunaan komponen yang minimal membuat pengguna dapat secara langsung merangkainya dengan mudah.
Dalam suatu rangkaian elektronik terdapat tegangan, arus dan hambatan yang saling berhubungan. Ampere meter adalah alat untuk mengukur arus yang mengalir pada suatu rangkaian elektronik. Arus listrik yang mengalir pada suatu konduktor menimbulkan medan magnet. Oleh sebab itu arus listrik dapat diukur dengan besarnya medan magnet. Medan magnet dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain:
• Besar arus listrik
• Jarak medan magnet terhadap suatu titik pengukuran
• Arah medan magnet yang terbentuk
Medan magnet adalah suatu medan yang dibentuk dengan menggerakkan muatan listrik (arus listrik) yang menyebabkan munculnya gaya di muatan listrik yang bergerak lainnya. Putaran mekanika kuantum dari satu partikel membentuk medan magnet dan putaran itu dipengaruhi oleh dirinya sendiri seperti arus listrik. Sebuah medan magnet adalah medan vektor, yaitu berhubungan dengan setiap titik dalam ruang vektor yang dapat berubah menurut waktu. Arah dari medan ini adalah seimbang dengan arah jarum kompas yang diletakkan di dalam medan tersebut.
Secara konvensional kuat arus dapat diukur dengan menghubungkan alat secara seri pada rangkaian. Cara ini memiliki kelemahan karena mengganggu aliran arus yang akan diukur. Kemajuan teknologi digital meningkatkan kemampuan alat ukur. Ukuran yang semakin kecil sehingga mudah digunakan disamping harga yang semakin murah juga didukung oleh kemajuan teknologi digital. Kemajuan ini menyebabkan penelitian-penelitian dapat dilakukan dengan lebih baik dan cepat. Alat ukur dapat tersusun atas bagian digital dan analog. Ada tiga bagian utama dalam suatu alat ukur, yaitu sensor, pengolah data dan penampil data. Alat ukur dengan penampil digital memberikan banyak kemudahan seperti pembacaan yang lebih teliti dan mudah dibaca karena tidak ada paralaks. Pengolahan data juga lebih mudah dilakukan secara digital, walaupun ada beberapa bagian yang memang tidak bisa mengabaikan kemampuan suatu rangkaian analog. Ada beberapa alat untuk mengukur arus yang sering disebut sensor arus.
Sensor arus sebatang kawat teraliri arus listrik menuju beban dilewatkan diantara cicin toroid dan sejumlah kawat email digulung pada cincin toroid tersebut maka kumparan kawat pada cincin tersebut akan menginduksikan arus listrik dari sebatang kawat arus tersebut. Dengan mengolah sinyal induksi pada kawat kumparan toroid tersebut maka akan diperoleh nilai arus yang dilewatkan untuk mensuplay beban pada ujung kawat arus. Dengan metode ini arus yang dilewatkan akan terbaca pada fungsi besaran tegangan berbentuk gelombang sinusoidal.
Gambar 3.1 Sensor arus dan pengkondisi sinyal(hubungi blogger jika diperlukan)
Jenis penguat yang digunakan pada pengolah sinyal arus diatas merupakan penguat non inverting, pada bagian belakang diberikan sebuah dioda terpasang sebagai callper yang memotong sinyal dibawah sumbu nol dan kapasitor berfungsi sebagai pemurni tegangan DC. Sehingga pada rangkaian pengkondisi sinyal ini menghasilkan tegangan DC yang kompatibel terhadap kebutuhan tegangan ADC.
Macam sensor arus antara lain:
1. Sensor magnetic fluxgate
Dengan menggunakan sensor magnetik, arus dapat diukur tanpa harus mengganggu aliran arus, karena yang diukur hanya kuat medan magnet yang dihasilkan oleh arus yang akan diukur. Dalam tulisan ini akan ditunjukkan penggunaan sensor magnetik fluxgate untuk mengukur kuat arus. Dari hasil penelitian terlihat bahwa sensor magnetik fluxgate yang digunakan dapat mengukur kuat arus dalam daerah pengukuran yang cukup lebar dan dengan ketelitian ≤ 2 %.
Ada cukup banyak metode yang dapat digunakan untuk mengukur kuat arus listrik, beberapa diantaranya adalah metode shunt resistif, transformator arus, dan sensor magnetik. Metode shunt resistif bekerja berdasarkan hukum Ohm yang menghasilkan suatu tegangan yang sebanding dengan arus yang melalui resistor shunt, yaitu resistor yang dihubungkan secara seri dengan beban yang hendak diukur arusnya. Cara ini menawarkan ketelitian yang bagus dan offset yang rendah, tetapi tanpa isolasi elektris. Selain itu drift termalnya tinggi. Hal ini memungkinkan terjadinya transient spikes yang dapat merusak sensor dan berpotensi menyebabkan peralatan elektronik mengalami kelebihan beban.
Transformator arus terdiri dari kumparan primer dan kumparan sekunder yang dililitkan pada suatu inti magnetik. Arus yang hendak dideteksi dialirkan ke kumparan primer. Arus ini menghasilkan suatu medan magnet yang mengimbas ke kumparan sekunder. Inti magnetik pada transformator berfungsi untuk membuat agar fluks magnetik yang dihasilkan kumparan primer sebanyak mungkin menembus kumparan sekunder. Perubahan fluks yang dihasilkan arus primer menyebabkan timbulnya tegangan listrik induksi pada kumparan sekunder. Arus yang dibangkitkan pada kumparan sekunder sebanding dengan arus primer, dan nisbah kedua arus ini ditentukan oleh nisbah jumlah lilitan masing-masing kumparan. Transformator arus memang menawarkan isolasi elektris, tetapi alat ini hanya bekerja untuk aplikasi arus bolak-balik (AC). Selain itu, transformator umumnya berukuran relatif besar sehingga memerlukan tempat yang besar pula.
Sensor magnetik dapat digunakan untuk mengatasi keterbatasan pada kedua metode pengukuran arus di atas. Sensor magnetik fluxgate menawarkan solusi berupa sensitivitas yang tinggi, ukuran yang kecil, dan reliable. Selain itu piranti ini dapat digunakan untuk penginderaan arus tanpa kontak. Jadi dengan menggunakan sensor ini pengukuran dapat dilakukan tanpa harus merusak rangkaian elektrisnya. Metode ini memungkinkan untuk pengisolasian sistem elektris serta memproteksi sensor dan rangkaian elektronik pendukungnya.
Sensor magnetik fluxgate bekerja berdasarkan prinsip diferensial. Dengan cara ini maka gangguan/nois yang berasal dari lingkungan seperti temperatur atau pengaruh lingkungan lainnya akan saling menghilangkan dan sensor dapat mengukur medan magnet yang sangat lemah. Untuk mengatasi gangguan sinyal frekuensi tinggi, pada sensor dipasang filter lolos rendah orde dua.
2. Sensor efek hall atau hall effect sensor
Untuk mengukur daya listrik lampu pijar, yang paling penting adalah pengukuran arusnya. Salah satu sensor arus yang dapat digunakan adalah sensor efek hall. Untuk mengukur arus bisa digunakan trafo arus atau sensor efek hall. Sensor efek hall dapat digunakan untuk menyensor arus karena sensor efek hall merespon medan magnet, sedangkan medan magnet yang ditimbulkan arus selalu sebanding dengan besar arusnya. Ini membuat sensor efek hall baik digunakan sebagai sensor arus.
Sensor arus AC-nya adalah sensor efek hall yang dapat mengukur medan magnet disekitar kawat berarus. Agar medan magnetnya cukup kuat dan bisa terukur sensor efek hall, maka dibuat lilitan dengan inti ferit yang medan magnetnya dibuat menembus sensor. Arus yang dilewatkan ke lilitan adalah arus yang telah disearahan terlebih dahulu. Jumlah lilitan dan inti ferit sangat mempengaruhi besar penguatan medannya.
Isyarat dari sensor efek hall menunjukkan medan nol pada tegangan 2,5 V. Tegangannya akan berubah jika terjadi perubahan medan magnet. Isyarat ini diperkuat, dan kemudian difilter sehingga outputnya berupa tegangan DC yang berbanding lurus terhadap perubahan arusnya.
Sensor arus dengan prinsip efek hall dapat mengukur arus dengan sangat tepat. Di samping itu sensor medan magnet ini dapat dimanfaatkan dalam banyak keperluan, karena medan magnet dapat direspon dalam range frekuensi yang cukup besar. Semuanya tergantung dari kualitas penguatan sinyalnya.
Hall effect sensor yang diaplikasikan untuk mengukur arus listrik. Ampere meter saat ini penggunaannya dipasang secara seri dengan memutuskan kabel yang ada pada rangkaian atau menggunakan tang Ampere. Oleh karena itu dilakukan penelitian untuk mengukur arus listrik menggunakan hall effect sensor dengan metode mendeteksi besarnya medan magnet pada suatu kabel yang dialiri arus listrik. Jadi untuk mengukur arus, hall effect sensor hanya didekatkan pada kabel yang akan diukur.
Dalam pembuatan ampere meter ini menggunakan sebuah mikrokontroler tipe AVR ATMega 8. AVR ATMega 8 memiliki fitur tambahan seperti ADC internal dan internal clock osscilator. Pada alat ukur arus ini AVR berfungsi sebagai pengatur dari komponen seperti LCD (Liquid Crystal Display) dan sebagai pengolah data. Output dari sensor diolah terlebih dahulu oleh rangkaian amplifier baru kemudian data analog yang ada diubah oleh AVR menjadi data digital dan ditampilkan hasilnya melalui LCD.
3. Digital clamp ampere meter
Ampere meter adalah alat yang digunakan untuk mengukur kuat arus listrik. Umumnya alat ini dipakai oleh teknisi elektronik dalam alat multi tester listrik yang disebut avometer gabungan dari fungsi amperemeter, voltmeter dan ohmmeter.
Amper meter dapat dibuat atas susunan mikroamperemeter dan shunt yang berfungsi untuk deteksi arus pada rangkaian baik arus yang kecil, sedangkan untuk arus yang besar ditambhan dengan hambatan shunt.
Amperemeter bekerja sesuai dengan gaya lorentz gaya magnetis. Arus yang mengalir pada kumparan yang selimuti medan magnet akan menimbulkan gaya lorentz yang dapat menggerakkan jarum amperemeter. Semakin besar arus yang mengalir maka semakin besar pula simpangannya.
Pengukuran arus menggunakan metode lama kini sudah mulai digantikan dengan sistem clamp. Sistem clamp menggunakan prinsip hukum Faraday yang mengatakan bahwa perubahan fluks magnet dalam sebuah kumparan akan menimbulkan arus yang akan mengalir pada kumparan itu. Pada tahap awal dipergunakan kumparan yang dibuat sendiri, tetapi karena hasilnya kurang memuaskan, dipergunakan kumparan dari clamp bekas. Sistem dibatasi untuk mengukur arus AC dengan range 1mA sampai dengan 1,999A. Ampere meter ini harus mudah dibawa (portable), sehingga sumber tegangannya dari baterai. Hasil pengukuran ditampilkan ke 3½ 7-segment yang merupakan keluaran dari ICL7107.
Secara umum, Faraday mengatakan bahwa perubahan fluks magnet dalam sebuah kumparan akan menimbulkan arus yang mengalir pada kumparan. Apabila jumlah lilitan semakin besar, maka semakin besar pula tegangan yang dapat diukur di kedua ujung kumparan itu. Tegangan yang terukur di kumparan itu biasanya dalam orde mili volt. Arus AC yang mengalir pada sebuah kabel akan memberikan perubahan fluks, sehingga besarnya arus tersebut dapat diukur dengan menggunakan sistem clamp.
ICL 7107 adalah sebuah ADC yang keluarannya dapat langsung ditampilkan ke 3½ 7-segment. IC ini menerima input tegangan maksimal 2V. Penggunaan komponen yang minimal membuat pengguna dapat secara langsung merangkainya dengan mudah.
BAB II VOLTMETER
2.2 Dasar Teori
Gambar 2.1. Multimeter
Multimeter atau multitester, juga dikenal sebagai volt/ohm-meter atau VOM, merupakan elektronik mengukur instrumen pengukuran yang menggabungkan beberapa fungsi dalam satu unit. Multimeter mungkin termasuk fitur seperti kemampuan untuk mengukur tegangan, sekarang dan perlawanan. Terdapat dua kategori multimeters, multimeters analog (analog atau multimeters di Inggris) dan digital multimeters (DMM atau sering disingkat DVOM). Multimeter bisa menjadi tangan yang diselenggarakan perangkat berguna untuk mencari dasar kesalahan dan layanan lapangan kerja atau bench instrumen yang dapat untuk mengukur tingkat tinggi yang sangat akurat. Mereka dapat digunakan untuk masalah masalah listrik di beragam perangkat rumah tangga dan industri seperti baterai, motor kontrol, aplikasi, pasokan listrik, dan sistem kabel.
Pembacaan pada saat pengukuran diberikan oleh simpangan dari jarum petunjuk pada meter analog atau display LED/LCD pada multitester digital, jangkauan (range) seletor digunakan untuk memilih daerah pengukuran yang dibutuhkan disamping memilih fungsi dari multitester tersebut.
Biasakan memeriksa kembali posisi tuas selektor sebab kesalahan posisi bisa mengakibatkan kerusakan meter, misalnya pengukuran tegangan selektor di posisi arus, selain itu gunakan jangkauan yang maksimum terlebih dahulu, selanjutnya perkecil jangkauan setelah besaran terukur dan lakukan pengurangan jangkauan untuk mendapatkan ketelitian yang lebih baik. Hindari penunjukan meter yang melampaui batas.
Pengukuran tahanan pada rangkaian yang bertegangan, matikan terlebih dahulu supply sebelum mengukur tahanan tersebut. Multimeter mempunyai kemampuan yang terbatas, harga efektif (RMS : Root Mean Squre) tegangan bolak-balik umumnya dikalibrasi (ditera) dengan gelombang sinusoida murni bila kita ingin mengukur tegangan-tegangan bolak-balik yang mengandung tegangan searah, dengan demikian multimeter akan menunjukkan harga yang salah bila kita mengukur tegangan bolak-balik bukan sinus murni.
Secara umum, para montir elektronik ketika menguji komponen menggunakan bantuan multimeter dalam bekerja. Dengan alat ini dapat diketahui baik atau tidaknya suatu komponen. Pengujian sebelum perakitan sangat penting karena komponen yang dipasang/solder dan dihubungkan dalam keadaan baik semula. Sedangkan bagi para pemula, pengujian dengan multimeter bisa dilakukan. Tetapi belum semuanya mengetahui cara-caranya.
Multimeter atau lebih sering disebut multitester adalah alat yang penting dalam dunia elektronika, alat ini merupakan kombinasi voltmeter, amperemeter dan ohmmeter, pada beberapa multitester juga dilengkapi dengan transistor tester, kapasitor tester, diode tester dan continuity beeper.
2.2.1 Pengukuran Tegangan (voltmeter)
Merupakan alat/perkakas untuk mengukur besar tegangan listrik dalam suatu rangkaian listrik. Alat ini terdiri dari tiga buah lempengan tembaga yang terpasang pada sebuah bakelite yang dirangkai dalam sebuah tabung kaca atau plastik. Lempengan luar berperan sebagai anoda sedangkan yang di tengah sebagai katoda. Umumnya tabung tersebut berukuran 15 x 10cm (tinggi x diameter).
Gambar 2.2 Volmeter digital Gambar 2.3 Volmeter
(hubungi blogger jika diperlukan) (hubungi blogger jika diperlukan)
analog
Multimeter dapat digunakan mengukur tegangan bolak-balik (AC) maupun tegangan searah (DC). Caranyadengan mengarahkan selektor multimeter pada VAC untuk mengukur tegangan DC. Hasil pengukuran dapat diaca pada layar multimeter (analog maupun digital). Sedangkan tegangan secara matematis dapat dihitung dengan hukum ohm yang ditunjukkan persamaan :
V = I.R
Dengan :
V : Tegangan, volt
I : Arus listrik, ampere
R : Tahanan, Ohm
2.2.2 Hukum Kirchof I pada Rangkaian Seri
Hukum Kirchof I berbunyi “ Jumlah kuat arus yang masuk dalam titik percabangan sama dengan jumlah kuat arus yang keluar dari titik percabangan”. Secara matematis dinyatakan:
Jika pada rangkaian seri dialiri arus listrik maka arus yang mengalir pada R1 = R2 = R3.
Gambar 2.1. Multimeter
Multimeter atau multitester, juga dikenal sebagai volt/ohm-meter atau VOM, merupakan elektronik mengukur instrumen pengukuran yang menggabungkan beberapa fungsi dalam satu unit. Multimeter mungkin termasuk fitur seperti kemampuan untuk mengukur tegangan, sekarang dan perlawanan. Terdapat dua kategori multimeters, multimeters analog (analog atau multimeters di Inggris) dan digital multimeters (DMM atau sering disingkat DVOM). Multimeter bisa menjadi tangan yang diselenggarakan perangkat berguna untuk mencari dasar kesalahan dan layanan lapangan kerja atau bench instrumen yang dapat untuk mengukur tingkat tinggi yang sangat akurat. Mereka dapat digunakan untuk masalah masalah listrik di beragam perangkat rumah tangga dan industri seperti baterai, motor kontrol, aplikasi, pasokan listrik, dan sistem kabel.
Pembacaan pada saat pengukuran diberikan oleh simpangan dari jarum petunjuk pada meter analog atau display LED/LCD pada multitester digital, jangkauan (range) seletor digunakan untuk memilih daerah pengukuran yang dibutuhkan disamping memilih fungsi dari multitester tersebut.
Biasakan memeriksa kembali posisi tuas selektor sebab kesalahan posisi bisa mengakibatkan kerusakan meter, misalnya pengukuran tegangan selektor di posisi arus, selain itu gunakan jangkauan yang maksimum terlebih dahulu, selanjutnya perkecil jangkauan setelah besaran terukur dan lakukan pengurangan jangkauan untuk mendapatkan ketelitian yang lebih baik. Hindari penunjukan meter yang melampaui batas.
Pengukuran tahanan pada rangkaian yang bertegangan, matikan terlebih dahulu supply sebelum mengukur tahanan tersebut. Multimeter mempunyai kemampuan yang terbatas, harga efektif (RMS : Root Mean Squre) tegangan bolak-balik umumnya dikalibrasi (ditera) dengan gelombang sinusoida murni bila kita ingin mengukur tegangan-tegangan bolak-balik yang mengandung tegangan searah, dengan demikian multimeter akan menunjukkan harga yang salah bila kita mengukur tegangan bolak-balik bukan sinus murni.
Secara umum, para montir elektronik ketika menguji komponen menggunakan bantuan multimeter dalam bekerja. Dengan alat ini dapat diketahui baik atau tidaknya suatu komponen. Pengujian sebelum perakitan sangat penting karena komponen yang dipasang/solder dan dihubungkan dalam keadaan baik semula. Sedangkan bagi para pemula, pengujian dengan multimeter bisa dilakukan. Tetapi belum semuanya mengetahui cara-caranya.
Multimeter atau lebih sering disebut multitester adalah alat yang penting dalam dunia elektronika, alat ini merupakan kombinasi voltmeter, amperemeter dan ohmmeter, pada beberapa multitester juga dilengkapi dengan transistor tester, kapasitor tester, diode tester dan continuity beeper.
2.2.1 Pengukuran Tegangan (voltmeter)
Merupakan alat/perkakas untuk mengukur besar tegangan listrik dalam suatu rangkaian listrik. Alat ini terdiri dari tiga buah lempengan tembaga yang terpasang pada sebuah bakelite yang dirangkai dalam sebuah tabung kaca atau plastik. Lempengan luar berperan sebagai anoda sedangkan yang di tengah sebagai katoda. Umumnya tabung tersebut berukuran 15 x 10cm (tinggi x diameter).
Gambar 2.2 Volmeter digital Gambar 2.3 Volmeter
(hubungi blogger jika diperlukan) (hubungi blogger jika diperlukan)
analog
Multimeter dapat digunakan mengukur tegangan bolak-balik (AC) maupun tegangan searah (DC). Caranyadengan mengarahkan selektor multimeter pada VAC untuk mengukur tegangan DC. Hasil pengukuran dapat diaca pada layar multimeter (analog maupun digital). Sedangkan tegangan secara matematis dapat dihitung dengan hukum ohm yang ditunjukkan persamaan :
V = I.R
Dengan :
V : Tegangan, volt
I : Arus listrik, ampere
R : Tahanan, Ohm
2.2.2 Hukum Kirchof I pada Rangkaian Seri
Hukum Kirchof I berbunyi “ Jumlah kuat arus yang masuk dalam titik percabangan sama dengan jumlah kuat arus yang keluar dari titik percabangan”. Secara matematis dinyatakan:
Jika pada rangkaian seri dialiri arus listrik maka arus yang mengalir pada R1 = R2 = R3.
BAB I OHM METER
1.2. Dasar Teori
1.2.1. Multimeter
Multimeter adalah suatu alat ukur listrik yang sering dikenal sebagai VOM (Volt/Ohm meter) yang dapat mengukur tegangan (voltmeter), hambatan (ohm-meter), maupun arus (ampere-meter). Ada dua kategori multimeter yang biasanya digunakan dalam pengukuran yaitu, multimeter digital atau DMM (digital multi-meter) (untuk yang baru dan lebih akurat hasil pengukurannya), dan multimeter analog. Masing-masing kategori dapat mengukur listrik AC, maupun listrik DC.
1.2.2. Ohm-meter
Ohm-meter adalah suatu alat yang digunakan untuk melakukan pengukuran terhadap hambatan listrik. Hambatan listrik yaitu daya untuk menahan mengalirnya arus listrik dalam suatu konduktor. Besarnya satuan hambatan yang diukur oleh alat ini dapat dinyatakan dalam satuan ohm. Alat ohm-meter ini menggunakan galvanometer, suatu alat untuk mengukur besarnya arus listrik yang lewat pada suatu hambatan listrik (R), yang kemudian akan dikalibrasikan ke satuan ohm.
Besarnya hambatan listrik (R) ini ditentukan mengikuti rumusan:
…… (1.1)
V menyatakan voltase dan I menyatakan besarnya arus listrik yang mengalir.
1.2.3. Hukum Ohm
Untuk menghasilkan suatu arus listrik dalam suatu rangkaian tentunya akan diperlukan suatu beda potensial. George Simon Ohm (1787 – 1854) yang pertama kali secara eksperimen menunjukkan bahwa arus listrik dalam suatu kawat logam (I) sebanding dengan beda potensial atau tegangan (V) yang diberikan pada kedua ujungnya.
I sebanding V
Secara tepat, berapa besar arus yang akan mengalir dalam kawat tidak hanya akan bergantung pada tegangannya, akan tetapi juga akan bergantung pada hambatan yang diberikan oleh kawat terhadap aliran elektron. Mengambil suatu analogi dengan aliran air, dinding pipa, pinggir sungai dan batu di tengahnya memberikan hambatan terhadap aliran air. Hal yang serupa juga akan terjadi pada hambatan yang diberikan, elektron akan diperlambat oleh interaksi dengan atom dalam kawat. Hambatan yang lebih tinggi akan mengurangi arus listrik untuk suatu tegangan tertentu. Sehingga hambatan dapat didefinisikan sebagai suatu besaran yang berbanding terbalik dengan arus.
Di dalam suatu perhitungan, simbol R digunakan sebagai hambatan dari kawat atau komponen elektronik lainnya, V adalah beda potensial yang melewati komponen dan I adalah arus yang mengalir melalui komponen tersebut. Ketiga besaran diatas memiliki hubungan yang dapat ditulis dengan :
V = I.R …… (1.2)
Persamaan (2) diatas dikenal sebagai Hukum Ohm.
Banyak Fisikawan mengatakan bahwa persamaan (2) bukanlah suatu hukum melainkan hanya definisi untuk suatu hambatan. Jika kita menyatakan Hukum Ohm, maka kita cukup dengan mengatakan bahwa arus yang melalui konduktor logam sebanding dengan tegangan yang diberikan. Karenanya hambatan (R) dari suatu bahan atau komponen adalah konstan, tidak tergantung pada tegangannya. Tetapi persamaan (2) tidak berlaku umum untuk bahan dan komponen lain seperti dioda, tabung vakum, transistor, dan lain-lain. Karenanya Hukum Ohm bukanlah hukum fundamental, tetapi merupakan deskripsi dari suatu kelompok material tertentu (konduktor logam).
1.2.4. Resistor
Resistor atau yang biasa disebut (dalam bahasa Belanda) werstand, tahanan atau penghambat, adalah suatu komponen elektronika yang memberikan hambatan terhadap perpindahan elektron (muatan negatif). Resistor disingkat dengan huruf "R" (huruf R besar). Satuan dari resistor adalah Ohm, yang menemukan adalah George Ohm (1787-1854), seorang ahli fisika bangsa Jerman. Tahanan bagian dalam ini dinamai konduktansi. Satuan konduktansi ditulis dengan kebalikan dari Ohm yaitu mho.
Kemampuan resistor untuk menghambat suatu arus atau tegangan disebut juga resistensi atau hambatan listrik. Besarnya resistensi atau hambatan ini diekspresikan dalam satuan Ohm. Suatu resistor dikatakan memiliki hambatan 1 Ohm apabila resistor tersebut dapat menjembatani beda tegangan sebesar 1 Volt dan arus listrik yang timbul akibat tegangan tersebut adalah sebesar 1 ampere, atau sama dengan sebanyak 6.241506 × 1018 elektron per detik mengalir menghadap arah yang berlawanan dari arus
Ada beberapa jenis resistor diantaranya:
1. Resistor Biasa (tetap nilainya)
Resistor Biasa adalah sebuah resistor penghambat gerak arus yang nilainya tidak dapat berubah, jadi selalu tetap (konstan). Resistor ini biasanya dibuat dari bahan nikelin atau karbon.
2. Resistor Berubah (variable)
Resistor Berubah adalah sebuah resistor yang nilainya dapat berubah-ubah dengan jalan menggeser atau memutar toggle pada alat tersebut. Sehingga nilai dari resistor ini dapat kita tetapkan sesuai dengan kebutuhan. Berdasarkan jenis ini kita bagi menjadi dua, Potensiometer, rheostat dan Trimpot (Trimmer Potensiometer) yang biasanya menempel pada papan rangkaian (Printed Circuit Board, PCB).
3. Resistor NTC dan PTS
Resistor NTC (Negative Temperature Coefficient), ialah resistor yang nilainya akan bertambah kecil bila terkena suhu panas. Sedangkan resistor PTS (Positife Temperature Coefficient), ialah resistor yang nilainya akan bertambah besar bila temperaturnya menjadi dingin.
4. LDR (Light Dependent Resistor)
LDR adalah jenis resistor yang berubah hambatannya karena pengaruh cahaya.
Pada Resistor biasanya memiliki 4 gelang warna, gelang pertama dan kedua menunjukkan angka, gelang ketiga adalah faktor kelipatan, sedangkan gelang ke empat adalah menunjukkan toleransi hambatannya. Berikut Gelang warna dimulai dari warna Hitam, Coklat, Merah, Jingga, Kuning, Hijau, Biru, Ungu (violet), Abu-abu dan Putih. Sedangkan untuk gelang toleransi hambatan adalah: coklat 1%, merah 2%, hijau 0,5%, biru 0,25%, ungu 0,1%, emas 5%, perak 10% dan tak berwarna 20%.
Tabel 1.1 Gelang warna resistor
Warna Gelang ke-1 Gelang ke-2 Gelang ke-3 perkalian (x) Gelang ke-4 nilai toleransi
Hitam - 0 100 -
Coklat 1 1 101 ± 1%
Merah 2 2 102 ± 2%
Orange 3 3 103 -
Kuning 4 4 104 -
Hijau 5 5 105 ± 0,5%
Biru 6 6 106 ± 0,25%
Ungu 7 7 107 ± 0,1%
Abu – Abu 8 8 108 -
Putih 9 9 109 -
Emas - - 10-1 ± 5%
Perak - - 10-2 ± 10%
Tak berwarna - - - ± 20%
Resistansi Resistor
Kemampuan resistor dalam menghambat arus listrik sangat beragam disesuaikan dengan nilai resistansi resistor tersebut.
• Rangkaian resistor secara Seri
Resistor ini dapat mengakibatkan nilai resistansi total semakin besar. Di bawah ini contoh resistor yang dirangkai secara seri.
Gambar 1.1 Rangkaian resistor secara seri
Pada rangkaian resistor seri berlaku rumus:
Rtotal = R1 + R2 + R3 …… (1.3)
• Rangkaian resistor secara Paralel
Resistor ini dapat mengakibatkan nilai resistansi total semakin kecil. Di bawah ini contoh resistor yang dirangkai secara paralel.
Gambar 1.2 Rangkaian resistor secara paralel
Pada rangkaian resistor seri berlaku rumus:
1/Rtotal = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 …… (1.4)
1.2.1. Multimeter
Multimeter adalah suatu alat ukur listrik yang sering dikenal sebagai VOM (Volt/Ohm meter) yang dapat mengukur tegangan (voltmeter), hambatan (ohm-meter), maupun arus (ampere-meter). Ada dua kategori multimeter yang biasanya digunakan dalam pengukuran yaitu, multimeter digital atau DMM (digital multi-meter) (untuk yang baru dan lebih akurat hasil pengukurannya), dan multimeter analog. Masing-masing kategori dapat mengukur listrik AC, maupun listrik DC.
1.2.2. Ohm-meter
Ohm-meter adalah suatu alat yang digunakan untuk melakukan pengukuran terhadap hambatan listrik. Hambatan listrik yaitu daya untuk menahan mengalirnya arus listrik dalam suatu konduktor. Besarnya satuan hambatan yang diukur oleh alat ini dapat dinyatakan dalam satuan ohm. Alat ohm-meter ini menggunakan galvanometer, suatu alat untuk mengukur besarnya arus listrik yang lewat pada suatu hambatan listrik (R), yang kemudian akan dikalibrasikan ke satuan ohm.
Besarnya hambatan listrik (R) ini ditentukan mengikuti rumusan:
…… (1.1)
V menyatakan voltase dan I menyatakan besarnya arus listrik yang mengalir.
1.2.3. Hukum Ohm
Untuk menghasilkan suatu arus listrik dalam suatu rangkaian tentunya akan diperlukan suatu beda potensial. George Simon Ohm (1787 – 1854) yang pertama kali secara eksperimen menunjukkan bahwa arus listrik dalam suatu kawat logam (I) sebanding dengan beda potensial atau tegangan (V) yang diberikan pada kedua ujungnya.
I sebanding V
Secara tepat, berapa besar arus yang akan mengalir dalam kawat tidak hanya akan bergantung pada tegangannya, akan tetapi juga akan bergantung pada hambatan yang diberikan oleh kawat terhadap aliran elektron. Mengambil suatu analogi dengan aliran air, dinding pipa, pinggir sungai dan batu di tengahnya memberikan hambatan terhadap aliran air. Hal yang serupa juga akan terjadi pada hambatan yang diberikan, elektron akan diperlambat oleh interaksi dengan atom dalam kawat. Hambatan yang lebih tinggi akan mengurangi arus listrik untuk suatu tegangan tertentu. Sehingga hambatan dapat didefinisikan sebagai suatu besaran yang berbanding terbalik dengan arus.
Di dalam suatu perhitungan, simbol R digunakan sebagai hambatan dari kawat atau komponen elektronik lainnya, V adalah beda potensial yang melewati komponen dan I adalah arus yang mengalir melalui komponen tersebut. Ketiga besaran diatas memiliki hubungan yang dapat ditulis dengan :
V = I.R …… (1.2)
Persamaan (2) diatas dikenal sebagai Hukum Ohm.
Banyak Fisikawan mengatakan bahwa persamaan (2) bukanlah suatu hukum melainkan hanya definisi untuk suatu hambatan. Jika kita menyatakan Hukum Ohm, maka kita cukup dengan mengatakan bahwa arus yang melalui konduktor logam sebanding dengan tegangan yang diberikan. Karenanya hambatan (R) dari suatu bahan atau komponen adalah konstan, tidak tergantung pada tegangannya. Tetapi persamaan (2) tidak berlaku umum untuk bahan dan komponen lain seperti dioda, tabung vakum, transistor, dan lain-lain. Karenanya Hukum Ohm bukanlah hukum fundamental, tetapi merupakan deskripsi dari suatu kelompok material tertentu (konduktor logam).
1.2.4. Resistor
Resistor atau yang biasa disebut (dalam bahasa Belanda) werstand, tahanan atau penghambat, adalah suatu komponen elektronika yang memberikan hambatan terhadap perpindahan elektron (muatan negatif). Resistor disingkat dengan huruf "R" (huruf R besar). Satuan dari resistor adalah Ohm, yang menemukan adalah George Ohm (1787-1854), seorang ahli fisika bangsa Jerman. Tahanan bagian dalam ini dinamai konduktansi. Satuan konduktansi ditulis dengan kebalikan dari Ohm yaitu mho.
Kemampuan resistor untuk menghambat suatu arus atau tegangan disebut juga resistensi atau hambatan listrik. Besarnya resistensi atau hambatan ini diekspresikan dalam satuan Ohm. Suatu resistor dikatakan memiliki hambatan 1 Ohm apabila resistor tersebut dapat menjembatani beda tegangan sebesar 1 Volt dan arus listrik yang timbul akibat tegangan tersebut adalah sebesar 1 ampere, atau sama dengan sebanyak 6.241506 × 1018 elektron per detik mengalir menghadap arah yang berlawanan dari arus
Ada beberapa jenis resistor diantaranya:
1. Resistor Biasa (tetap nilainya)
Resistor Biasa adalah sebuah resistor penghambat gerak arus yang nilainya tidak dapat berubah, jadi selalu tetap (konstan). Resistor ini biasanya dibuat dari bahan nikelin atau karbon.
2. Resistor Berubah (variable)
Resistor Berubah adalah sebuah resistor yang nilainya dapat berubah-ubah dengan jalan menggeser atau memutar toggle pada alat tersebut. Sehingga nilai dari resistor ini dapat kita tetapkan sesuai dengan kebutuhan. Berdasarkan jenis ini kita bagi menjadi dua, Potensiometer, rheostat dan Trimpot (Trimmer Potensiometer) yang biasanya menempel pada papan rangkaian (Printed Circuit Board, PCB).
3. Resistor NTC dan PTS
Resistor NTC (Negative Temperature Coefficient), ialah resistor yang nilainya akan bertambah kecil bila terkena suhu panas. Sedangkan resistor PTS (Positife Temperature Coefficient), ialah resistor yang nilainya akan bertambah besar bila temperaturnya menjadi dingin.
4. LDR (Light Dependent Resistor)
LDR adalah jenis resistor yang berubah hambatannya karena pengaruh cahaya.
Pada Resistor biasanya memiliki 4 gelang warna, gelang pertama dan kedua menunjukkan angka, gelang ketiga adalah faktor kelipatan, sedangkan gelang ke empat adalah menunjukkan toleransi hambatannya. Berikut Gelang warna dimulai dari warna Hitam, Coklat, Merah, Jingga, Kuning, Hijau, Biru, Ungu (violet), Abu-abu dan Putih. Sedangkan untuk gelang toleransi hambatan adalah: coklat 1%, merah 2%, hijau 0,5%, biru 0,25%, ungu 0,1%, emas 5%, perak 10% dan tak berwarna 20%.
Tabel 1.1 Gelang warna resistor
Warna Gelang ke-1 Gelang ke-2 Gelang ke-3 perkalian (x) Gelang ke-4 nilai toleransi
Hitam - 0 100 -
Coklat 1 1 101 ± 1%
Merah 2 2 102 ± 2%
Orange 3 3 103 -
Kuning 4 4 104 -
Hijau 5 5 105 ± 0,5%
Biru 6 6 106 ± 0,25%
Ungu 7 7 107 ± 0,1%
Abu – Abu 8 8 108 -
Putih 9 9 109 -
Emas - - 10-1 ± 5%
Perak - - 10-2 ± 10%
Tak berwarna - - - ± 20%
Resistansi Resistor
Kemampuan resistor dalam menghambat arus listrik sangat beragam disesuaikan dengan nilai resistansi resistor tersebut.
• Rangkaian resistor secara Seri
Resistor ini dapat mengakibatkan nilai resistansi total semakin besar. Di bawah ini contoh resistor yang dirangkai secara seri.
Gambar 1.1 Rangkaian resistor secara seri
Pada rangkaian resistor seri berlaku rumus:
Rtotal = R1 + R2 + R3 …… (1.3)
• Rangkaian resistor secara Paralel
Resistor ini dapat mengakibatkan nilai resistansi total semakin kecil. Di bawah ini contoh resistor yang dirangkai secara paralel.
Gambar 1.2 Rangkaian resistor secara paralel
Pada rangkaian resistor seri berlaku rumus:
1/Rtotal = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 …… (1.4)
Langganan:
Postingan (Atom)