Praktek Simulasi Penguat Op Amp Tak Membalik ( Non Inverting Op Amp )

Pengujian penguat op amp tak membalik dapat dilakukan menggunakan simulasi program. Suatu rangkaian penguat membalik dengan nilai resistor masukan atau input sebesar 2 K Ohm dan resistor umpanbalik atau feedback sebesar 18 K Ohm berdasarkan perhitungan akan menghasilkan penguatan sebesar 10 kali sesuai dengan artikel sebelumnya yaitu tentang penguat membalik dan tak membalik.

Berikut ini rangkaian penguat tak membalik atau non inverting op amp yang akan dilakukan simulasi:

Pada gambar diatas menunjukkan suatu rangkaian penguat menggunakan 2 buah masukan pada osiloskop. Masukan A (warna kuning) digunakan untuk melihat sinyal dari generator sinyal sedangkan masukan B (warna biru). 

Pada generator sinyal diatur untuk menghasilkan pulsa gelombang sinusoidal dengan frekuensi 1 KHz dan tegangan sebesar 1 Volt.

Sehingga hasil dapat ditunjukkan bahwa akan diperoleh penguatan gelombang sinusoidal sebesar 10 volt (warna biru) dengan masukan gelombang sinusoidal sebesar 1 volt (warna kuning) dengan setting volt/div dan time/div pada masing masing A dan B adalah sama. Bentuk gelombang yang dihasilkan sama dan tidak berkebalikan (fasenya sama).

Praktek Simulasi Penguat Op Amp Membalik ( Inverting Op Amp )

Pengujian penguat op amp membalik dapat dilakukan menggunakan simulasi program. Suatu rangkaian penguat membalik dengan nilai resistor masukan atau input sebesar 1 K Ohm dan resistor umpanbalik atau feedback sebesar 2 K Ohm berdasarkan perhitungan akan menghasilkan penguatan sebesar 2 kali sesuai dengan artikel sebelumnya yaitu tentang penguat membalik dan tak membalik.

Berikut ini rangkaian penguat membalik atau inverting op amp yang akan dilakukan simulasi:

Pada gambar diatas menunjukkan suatu rangkaian penguat menggunakan 2 buah masukan pada osiloskop. Masukan A (warna kuning) digunakan untuk melihat sinyal dari generator sinyal sedangkan masukan B (warna biru). 

Pada generator sinyal diatur untuk menghasilkan pulsa gelombang sinusoidal dengan frekuensi 1 KHz dan tegangan sebesar 1 Volt.

Sehingga hasil dapat ditunjukkan bahwa akan diperoleh penguatan gelombang sinusoidal sebesar 2 volt (warna biru) dengan masukan gelombang sinusoidal sebesar 1 volt (warna kuning) dengan setting volt/div dan time/div pada masing masing A dan B adalah sama. Bentuk gelombang yang dihasilkan akan tampak bahwa bentuk gelombang keluaran akan berkebalikan dengan bentuk gelombang masukan masukan.

Op-Amp Penguat Membalik dan Tak Membalik

Sebuah rangkaian yang menggunakan op-amp sebagai penguat biasanya dipakai untuk menguatkan sinyal, pulsa, tegangan dan arus dari suatu sensor. Pada dasarnya besar dari suatu penguatan dari op-amp sangat dipengaruhi oleh besarnya nilai hambatan pada resistor umpan balik atau feedback resistor yang digunakan serta nilai hambatan masukan dari suatu rangkaian op-amp tersebut. Rangkaian penguat op-amp dapat dikonfigurasi menjadi rangkaian penguat membalik (inverting) dan tak membalik (non-inverting) dengan menghubungkan salah satu pin masukan dari op-amp (inv atau non-inv) dengan tanah atau ground sedangkan pin masukan op-amp yang lain digunakan untuk masukan dari suatu sumber atau sinyal yang akan dikuatkan. Sehingga diharapkan hasil dari rangkaian op-amp diperoleh suatu penguatan yang nilainya merupakan hasil pembagian dari tegangan keluaran op-amp dan tegangan masukan atau sumber dari op-amp.

1. Penguat Membalik atau Penguat Inverting

Penguat membalik merupakan suatu penguat yang hasil sinyal keluaran dari suatu rangkaian op-amp akan berkebalikan dengan sinyal masukan op-amp. Untuk penguat membalik ini besarnya penguatan atau gain dirumuskan sebagai berikut:

Berikut ini rangkaian penguat Op Amp membalik atau inverting Op Amp:

2. Penguat Tak Membalik atau Penguat Non-Inverting

Penguat tak membalik merupakan suatu penguat yang hasil sinyal keluaran dari suatu rangkaian op-amp akan sama dengan sinyal masukan op-amp. Untuk penguat tak membalik ini besarnya penguatan atau gain dirumuskan sebagai berikut:

Berikut ini rangkaian penguat tak membalik atau non inverting op amp:

Op-Amp (Operasional Amplifier) Sebagai Penguat

Salah satu komponen penting dalam elektronika yaitu Op-Amp. Pada suatu rangkaian elektronika pasti membutuhkan suatu penguat untuk arus atau tegangan dalam orde yang sangat kecil dari uV bahakan sampai orde mV dengan arus yang sangat kecil pula yaitu uA sampai mA. Suatu rangkaian kombinasi transistor juga dapat digunakan untuk dapat menguatkan arus dan tegangan pada orde tersebut, namun biasanya terbatas dengan bandwidth dari penguat yang dibangun dari rangkaian transistor tersebut, adakalanya upaya untuk menaikkan bandwith dengan membuat beberapa tingkat dari penguat transistor namun justru hal tersebut akan sangat banyak memakan tempat dan membutuhkan lebih banyak konsumsi listrik daripada menggunakan IC Op-Amp.

Gambar simbol Op-Amp

Gambar kaki IC Op-Amp

Pada dasarnya IC Op-Amp juga merupakan suatu rangkaian terpadu yang disusun dari serangkaian penguat transistor yang dibangun pada sebuah chip semikondukor. Karena ukuran dan dimensi yang sangat kecil maka Op-Amp akan menjadi pilihan yang tepat dalam suatu rangkaian penguat. Rangkaian penguat Op-Amp memiliki banyak sekali kelebihan daripada rangkaian yang tersusun dari transistor-transistor bipolar. Kelebihan tersebut dapat dijelaskan melalui karakteristik Op-Amp berikut ini:

• Impedansi masukan besar sehingga memungkinkan menguatkan arus dan tegangan dalam orde yang sangat kecil.
• Impedansi keluaran kecil
• Bandwidth yang lebar dalam orde MHz
• Gain atau penguatan yang sangat besar (sesuai bandwidth masing-masing Op-Amp)
• Dapat diaplikasikan dalam suatu rangakaian penguat membalik dan tak membalik (inverting atau non-inverting)

Pada masing-masing IC Op-Amp juga memiliki bandwidth yang berbeda-beda seperti yang ditunjukkan pada tabel berikut:

Data Spesifikasi Bandwidth Op-Amp
No.	Op-Amp	Bandwidth
1.	LM 741	1,5 MHz
2.	MC 4558	5,5 MHz
3.	LM 158/258/358	1 MHz
4.	LM308	3,5 MHz
5.	TL 071/072/074	3 MHz
6.	TL 081/082/084	3 MHz
7.	CA 3130	4 MHz & 15 MHz
8.	CA 3140	3,7 MHz
9.	CA 3160	4 MHz
10.	AD 524/624	25 MHz

Membuat PWM (Pulse Width Modulation) Dengan IC 555 Untuk Mengatur Nyala Lampu dan Kecepatan RPM Motor DC

Salah satu cara untuk mengatur suatu tegangan DC dapat dilakukan menggunakan PWM yaitu dengan mengatur duty cycle atau lebar pulsa pada tegangan DC dengan frekuensi tertentu. PWM dapat dibangkitkan menggunakan osilator kotak atau gelombang kotak dari suatu rangkaian IC 555. Dengan memasang 2 buah dioda berkebalikan pada potensiometer pengaturan frekuensi keluaran dapat membuat nilai dari duty cycle atau lebar pulsa pada gelombang kotak tersebut nilainya dapat diubah-ubah.

Berikut contoh rangkaiannya:

Hasil rangkaian tersebut kemudian disimulasikan sehingga dapat dihasilkan keluaran berupa gelombang kotak atau square wave dengan lebar pulsa atau duty cycle yang dapat diatur.

Gambar hasil keluaran gelombang kotak.

Pada gambar diatas menunjukkan bahwa keluaran gelombang kotak dengan duty cycle atau lebar pulsa yang dapat diubah ubah dengan memutar potensiometer.

Pengukur Tinggi Air Dengan ATMega32 ( AWLR ) + LCD 4x20 + Jam Digital RTC DS 1307 + Data Logger EEPROM 24C512 + RS 232

Alat pengukur tinggi air atau istilah lainnya AWLR dapat dibuat menggunakan mikrokontroler AVR ATMega32. Kapasitas memori mikrokontroler flash 32 Kb sangat membantu untuk membuat program dengan beberapa menu dan fitur seperti pengaturan tanggal dan jam, pengaturan kapasitas penyimpanan (maksimal 5000 data meliputi data ketinggian air,  jam dan tanggal menggunakan EEPROM eksternal 24C512 ), kemudian pengaturan interval penyimpanan otomatis (yang didukung EEPROM internal ATMega 32), menu kalibrasi sensor ketinggian air otomatis secara digital, menu transfer data ke komputer menggunakan RS 232, menu penghemat daya baterai (untuk auto-backlight LCD).

Gambar Alat pengukur tinggi air dengan data logger

 Gambar bagian-bagian alat pengukur tinggi air

Berikut ini adalah keterangan pada gambar:

1. Mikrokontroler AVR ATMega32 
2. Display LCD 4X20
3. Jam Digital RTC DS 1307
4. IC EEPROM 24C512
5. IC RS 232
6. Terminal Push Button
7. IC 7805 Regulator 5 Volt  

Gambar contoh tampilan menu display

Menerima pemesanan
Email: ari.bawono.putranto@gmail.com

Luxmeter Digital Seven Segmen Menggunakan Mikrokontroler AVR ATMega 8535

Sebuah alat ukur sederhana dapat dibuat menggunakan fitur dari mikrokontroler AVR yang sudah dilengkapi oleh ADC internal 10 bit. Salah satu aplikasi menggunakan ADC mikrokontroler AVR yang sangat mudah adalah luxmeter digital. Prinsipnya sederhana yaitu menggunakan sensor cahaya LDR sebagai pengatur tegangan pada ADC  mikrokontroler melalui intensitas cahaya yang diterima oleh sensor tersebut. Pada dasarnya LDR merupakan sebuah resistor dengan nilai hambatan yang dapat berubah-ubah sesuai dengan perubahan intensitas yang diterima sensor tersebut. Sehingga dengan membuat rangkaian pembagi tegangan antara resistor tetap dan sensor LDR tersebut maka dapat dihasilkan tegangan analog yang nilainya akan berubah terhadap cahaya yang diterima sensor.

Alat Luxmeter Digital Sederhana

Untuk sensor LDR untuk mengoptimalkan kinerja terhadap intensitas cahaya yang masuk dari berbagai arah biasanya dibungkus oleh suatu penutup berbentuk setengah bola berwarna putih yang didalamnya diletakkan sensor LDR tersebut. Jika sulit menemukan dapat menggunakan bola ping-pong atau tempat cat air untuk melukis yang dipotong dan dimodifikasi.

Tempat cat air tampak bawah

Tempat cat air tampak atas

Sensor LDR yang telah dibungkus oleh setengah bola.

Untuk display disini akan digunakan 4 buah led seven segmen, meskipun menggunakan display LCD akan jauh lebih mudah akan tetapi jika menggunakan led seven segmen hasilnya juga akan lebih menarik karena saat menyala terlihat sangat jelas. Pada seven segmen data tiap seven segmen yaitu satuan, puluhan, ratusan dan ribuan, akan dilakukan teknik scanning cepat dalam menampilkan ke empat display seven segmen tersebut yang semuanya dapat diatur dalam mikrokontroler AVR tersebut untuk data byte tiap seven segmen.

Pengujian dan kalibrasi menggunakan luxmeter standar

Setelah display selesai dibuat maka perlu dilakukan kalibrasi yaitu menggunakan luxmeter stsndar yang sudah terkalibrasi juga. Proses kalibrasi ini sangatlah penting mengingat LDR merupakan resistor variabel sehingga sedikit sulit untuk mendapatkan nilai yang linier. Untuk itu bila perlu dapat juga menambahkan suatu rumus atau konstanta tertentu (jika menggunakan bahasa C akan lebih mudah) sehingga nantinya dapat diperoleh hasil yang mendekati standar dari alat ukur luxmeter digital yang sebemarnya. Untuk cara kalibrasi sensor dapat digunakan suatu kotak hitam dan lampu dimmer sebagai sumber cahaya, dengan menempatkan dua buah sensor dari alat yang dibuat dan alat ukur standar dalam suatu kotak hitam tertutup rapat maka proses kalibrasi akan jauh lebih akurat.

Untuk lebih jelas dapat pula dibaca artikel sebelumnya tentang LDR sebagai sensor cahaya.

Semoga bermanfaat.

Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) dan Fotodioda

Sensor cahaya LDR dan fotodioda merupakan salah satu sensor yang sering dijumpai pada perangkat elektronika. Biasanya sensor tersebut digunakan untuk suatu aplikasi sebagai saklar cahaya berdasarkan intensitas cahaya yang diterima oleh sensor.

Pada LDR perubahan intensitas cahaya yang diterima oleh sensor tersebut akan mengakibatkan perubahan resistansi / hambatan (ohm) pada komponen tersebut sehingga semakin besar intensitas cahaya makan semakin kecil resistansi atau hambatan yang diberikan oleh sensor LDR sebaliknya semakin kecil intensitas cahaya yang diberikan maka resistansi atau hambatan yang diberikan oleh LDR semakin besar.

  

Gambar sensor LDR ukuran besar dan kecil

Sensor LDR tergolong sensor yang pasif sehingga memerlukan suatu rangkaian khusus untuk dapat dipergunakan pada suatu aplikasi tertentu seperti rangkaian pembagi tegangan menggunakan resistor. Pada rangkaian pembagi tegangan tersebut sensor LDR dipasang seperti resistor yang digunakan untuk membagi tegangan, akan tetapi untuk sensor LDR nilai tahanannya dapat berubah-ubah seiring dengan perubahan intensitas cahaya akibatnya nilai tegangan pada hasil keluaran rangkaian pembagi tegangan tersebut juga akan berubah seiring dengan perubahan intensitas cahaya.

Rangkaian pembagi tegangan menggunakan LDR

Pembangkit Tegangan Tinggi AC (High Voltage AC) Frekuensi Tinggi Untuk Produksi Ozon

Pembangkit tegangan tinggi AC (High Voltage AC) menggunakan frekuensi tinggi biasanya digunakan untuk menghasilkan gas ozon pada suatu reaktor ozon. Produksi ozon dapat meningkat seiring dengan semakin besar frekuensi pada pembangkit tegangan tinggi AC tersebut. Jika pada artikel sebelumnya telah dibahas mengenai pembangkit tegangan tinggi AC dengan frekuensi rendah menggunakan koil sepeda motor. Maka kali ini akan dibahas mengenai pembangkit tegangan tinggi AC dengan frekuensi tinggi menggunakan bahan ferit pada koil yang digunakan. Mamun untuk mendapatkan koil berbahan ferit sangatlah sulit akan tetapi kita dapat memanfaatkan batang ferit pada flayback yang rusak.Untuk melepas batang ferit pada flyback televisi yang rusak sangatlah mudah, cukup rebus di air mendidih selama 20 menit. Sehingga melepas batang ferit yang terpasang tidak menjadi suatu hal yang sulit. Pertama lepaskan besi pengait, kemudian tarik batang ferit pada bagian atas dan bawah sambil sedikit diputar dan tarik.

Apabila sudah terlepas maka kita dapat membuat lilitan koil sendiri, bila perlu pakai tempat lilitan bekas transformator 500mA untuk membuat lilitan koil sehingga dapat dimasukkan dengan mudah pada batang ferit tersebut.

Batang Ferit Bekas Flyback

Lilitan Pada Batang Ferit

Pada pembangkit tegangan tinggi AC ini digunakan ferit sehingga untuk frekuensi dapat digunakan frekuensi tinggi jauh diatas jangkauan 10 KHz, misalkan saja 25 KHz sehingga getaran gelombang yang dihasilkan osilator tidak akan menimbulkan kebisingan saat koil berfungsi. Untuk transistor switching pada koil dapat digunakan transistor 2N 3055 yang diparalel sehingga diperoleh arus yang cukup besar atau dapat pula menggunakan transistor power dengan daya yang lebih besar untuk switching koil seperti 2SC3858 sehingga akan sangat menghemat tempat daripada melakukan gabungan dari transistor 2N3055 yang terlalu banyak dan berlebihan.

Rancangan High Voltage AC Frekuensi Tinggi

Pembuatan pembangkit tegangan tinggi ini juga dilengkapi display seven segmen untuk menampilkan tegangan keluaran dari perangkat tersebut. Namun untuk dapat membaca tegangan maka sistem tersebut dalam pembacaan tegangan cukup menggunakan data nilai tegangan yang digunakan untuk sumber tegangan pada koil yang dapat diatur menggunakan rangkaian regulator tegangan adustable (yang dapat diubah-ubah). Sehingga dengan sedikit kalibrasi nantinya diharapkan data yang ditampilkan display seven segmen dan data tegangan sesungguhnya dari keluaran perangkat pembangkit tegangan tinggi AC tersebut dapat memiliki keakuratan yang cukup baik. Maka untuk melakukan kalibrasi diperlukan suatu probe tegangan tinggi dan osiloskop yang sudah terkalibrasi untuk membaca tegangan keluaran dari perangkat tegangan tinggi tersebut. Karena alat ukur seperti multitester baik digital ataupun analog tidak dapat membaca tegangan dengan baik dan akurat untuk tegangan AC dengan frekuensi tinggi pada jangkauan frekuensi tegangan AC lebih dari 10 KHz.

Uji display

Pada perangkat pembangkit tegangan tinggi ini koil yang dibuat adalah 2 buah yang lilitan sekundernya dirangkai seri supaya didapatkan tegangan yang lebih tinggi daripada cuma menggunakan 1 koil. Lilitan primer koil digunakan kawat email berdiameter kurang lebih 2,5 mm yang dirangkap 4 dan dililit sebanyak 16 lilitan, sedangkan untuk lilitan sekunder digunakan kawat email berdiameter 0.5 mm - 0.6 mm dililit sebanyak mungkin sesuai dengan kapasitas maksimal dari tempat lilitan sekunder supaya dihasilkan tegangan tinggi dengan arus yang cukup untuk generator ozon pada reaktor yaitu sekitar 100 mA sampai 500 mA. Untuk koil agar dapat bertahan lama alangkah baiknya dibuatkan suatu tempat seperti tangki yang didalamnya terdapat oli. Sehingga oli tersebut nantinya dapat digunakan sebagai isolator tegangan tinggi untuk mengurangi lucutan antar lilitan pada koil serta dapat berfungsi sebagai pendingin koil saat berfungsi.

Gambar tangki untuk rendaman koil dengan oli

Gambar koil ferit yang direndam oli tampak samping

Pemasangan dan instalasi tangki dan koil pada perangkat

Instalasi keseluruhan perangkat tegangan tinggi AC

Untuk pembuatan ozon dapat digunakan sebuah tabung kaca silinder atau berbahan pyrex supaya tidak mudah pecah, kemudian didalamnya dibuat lilitan kawat tembaga dari kabel kawat tunggal yang dikupas isolatornya kemudian dililit berbentuk spiral dan dimasukkan dalam tabung kaca dengan dihubungkan kabel sebagai terminal. kemudian sisiluar tabung dapat dilapisi dengan logam atau dapat dipakai aluminium foil yang diberi kabel sebagai terminal. Setelah itu tabung dapat dibungkus kembali menggunakan isolator. Maka reaktor pun telah jadi dengan dua buah terminal dan dapat diberi kipas untuk mengalirkan udara ke dalam tabung.

Pembuatan prototipe reaktor ozon sederhana

Pengujian kadar ozon (dalam ppm)

Setelah dilakukan pengujian kadar ozon dapat diketahui bahwa ozon yang dihasilkan mampu mencapai batas 9,64 ppm pada pemakaian setengah dari daya perangkat tersebut. Untuk pengujian dengan daya berlebih (dengan mengatur tegangan) belum dilakukan karena dikhawatirkan kaca reaktor dapat pecah mengingat saat pengujian setengah dari daya maksimal perangkat pada reaktor sudah terjadi lucutan yang berlebihan dan panas pada kaca reaktor. Pada penggunaan daya maksimal mungkin diperlukan reaktor ozon dengan spesifikasi lebih dari reaktor ozon tersebut.

Scanning Seven Segmen CA 4 Digit Untuk Test Counter Desimal

Aplikasi seven segmen sangat menarik apabila digunakan untuk berbagai alat ukur. Selain display atau tampilannya terlihat jelas karena tersusun atas lampu led, harganya pun juga relatif murah dibandingkan dengan display LCD atupun matriks. Akan tetapi banyak yang masih penasaran untuk menampilkan angka seven segmen lebih dari satu digit. Namun dengan teknik scanning semuanya itu akan menjadi lebih mudah. Untuk data angka pada masing-masing seven segmen ada yang menggunakan IC decoder dan ada pula yang menggunakan logika pada masing-masing segmen. Berikut ini contoh dari aplikasi seven segmen untuk display angka 4 digit menggunakanj test counter.

Gambar tes seven segmen 4 digit

Seven segmen menggunakan PCB lubang

Untuk melihat hasilnya saat dilakukan tes counter dapat dilihat pada video berikut ini:

Sistem Penyearah Tegangan AC

Suatu rangkaian penyearah merupakan rangkaian yang berfungsi untuk mengubah tegangan bolak balik (AC) menjadi tegangan searah (DC). Secara umum rangkaian penyearah ini terdiri atas dua macam yaitu rangkaian penyearah setengah gelombang dan penyearah gelombang penuh. Pada rangkaian penyearah setengah gelombang dapat dihasilkan setengah gelombang yaitu dari tengah ke puncak gelombang atau yang searah dengan bias maju pada pemasangan dioda yang digunakan sebagai penyearah, sedangkan setengah  gelombang yang arahnya dari tengah sampai ke lembah akan dihapuskan atau ditahan dan tidak dilewatkan akibat pengaruh dari bias mundur dari dioda yang dipasang pada bias mundur.

Rangkaian penyearah setengah gelombang

Hasil penyearah setengah gelombang

Pada rangkaian penyearah gelombang penuh, maka gelombang yang dihasilkan utuh dan tidak ada yang dihilangkan. Namun mungkin bentuknya sedikit berbeda dengan gelombang sumber karena setengah dari fase gelombang yang berlawanan atau berkebalikan akan dibalik sehingga bentuk lembah akan menjadi puncak gelombang. Sistem rangkaian penyearah gelombang penuh ini biasanya disebut dengan sistem penyearah jembatan (bridge). Penyearah jembatan dapat dibuat dengan menggunakan empat buah dioda.

Rangkaian penyearah jembatan

 Hasil penyearah gelombang penuh

Pulse Width Modulation (PWM)

Suatu gelombang kotak dengan suatu frekuensi tertentu biasanya memiliki jarak antara lebar puncak dan lebar lembah, misalkan saja 50% puncak dan 50% lembah. Apabila lebar antara puncak tersebut bergeser terhadap lembah semakin besar atau kecil maka hal tersebut dinamakan PWM (Pulse Width Modulation). Pada PWM saat terjadi pergeseran posisi lebar puncak dan lembah (duty cycle) maka tidak akan mengubah nilai frekuensi gelombang kotak tersebut meskipun lebar puncak dan lembah berubah.

Gambar pulsa gelombang diatas,  (a) menunjukkan gambar normal dari suatu

gelombang kotak dengan lebar puncak dan lebar lembah 50%. (b) menunjukkan

kenaikan lebar puncak. (c) menunjukkan penurunan lebar puncak.