Hafiz Fadli Al Anshor: Detektor Inverting dengan Vref = 0

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

b) Rangkaian simulasi

c) Video Simulasi

6. Download File

1. Pendahuluan[kembali]

Penguat operasional (Operational Amplifier) atau yang biasa disebut dengan op-amp, merupakan penguat elektronika yang banyak digunakan untuk membuat rangkaian detektor, komparator, penguat audio, video, pembangkit sinyal, multivibrator, filter, ADC, DAC, rangkaian penggerak dan berbagai macam rangkaian analog lainnya.

Detektor inverting dengan $V_{ref} = 0$ adalah rangkaian op-amp (operational amplifier) yang digunakan untuk mendeteksi kapan sinyal input melintasi nol. Konfigurasi ini merupakan variasi dari komparator inverting, yang umum digunakan dalam aplikasi seperti deteksi sinyal, pembentukan gelombang, dan sebagai dasar dalam rangkaian pengendali.

Komponen Utama:

Op-amp: Komponen utama yang digunakan sebagai komparator.
Input inverting (-): Sinyal input yang akan dibandingkan terhadap referensi (Vref).
Input non-inverting (+): Terhubung ke referensi tegangan, dalam hal ini $V_{ref} = 0$ .
Vout: Output dari op-amp yang menunjukkan hasil perbandingan.

2. Tujuan[kembali]

Mengetahui dan memahami detector inverting dengan vref=0
Dapat mengetahui persamaan yang berhubungan dengan detector inverting dengan vref =0
Mampu mengaplikasikan rangkaian percobaan detector inverting vref=0
Meningkatkan pemahaman tentang detector inverting vref =0

3. Alat dan Bahan[kembali]

ALAT

INSTRUMEN

DC Voltmeter

DC Voltmeter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur besar tengangan pada suatu komponen. Cara pemakaiannya adalah dengan memparalelkan kaki2 Voltmeter dengan komponen yang akan diuji tegangannya

Berikut adalah Spesifikasi dan keterangan Probe DC Volemeter

OSILOSKOP

Osiloskop adalah alat ukur elektronika yang berfungsi memproyeksikan bentuk sinyal listrik. Osiloskop dilengkapi dengan tabung sinar katode. Peranti pemancar elektron memproyeksikan sorotan elektron ke layar tabung sinar katode.

Generator

Power Supply

Power Supply atau dalam bahasa Indonesia disebut dengan Catu Daya adalah suatu alat listrik yang dapat menyediakan energi listrik untuk perangkat listrik ataupun elektronika lainnya.

Baterai

Spesifikasi dan Pinout Baterai

Input voltage: ac 100~240v / dc 10~30v
Output voltage: dc 1~35v
Max. Input current: dc 14a
Charging current: 0.1~10a
Discharging current: 0.1~1.0a
Balance current: 1.5a/cell max
Max. Discharging power: 15w
Max. Charging power: ac 100w / dc 250w
Jenis batre yg didukung: life, lilon, lipo 1~6s, lihv 1-6s, pb 1-12s, nimh, cd 1-16s
Ukuran: 126x115x49mm
Berat: 460gr

BAHAN

Resistor merupakan salah satu komponen elektronika pasif yang berfungsi untuk membatasi arus yang mengalir pada suatu rangkaian dan berfungsi sebagai terminal antara dua komponen elektronika.Tegangan pada suatu resistor sebanding dengan arus yang melewatinya (V=IR)

· OP-AMP

GAMBAR 4. OP-AMP

Penguat operasional atau yang biasa disebut OP-AMP merupakan suatu jenis penguat elektronika dengan sambatan(coupling) arus searah yang memiliki faktor penguatan(gain) sangat besar dengan dua masukan dan satu keluaran.

· GROUND

GAMBAR 5. GROUND

Ground adalah titik kembalinya arus searah atau titik kembalinya sinyal bolak balik atau titik patokan dari berbagai titik tegangan dan sinyal listrik dalam rangkaian elektronika.

4. Dasar Teori[kembali]

Penguat operasional (Operational Amplifier) atau yang biasa disebut dengan Op-Amp, merupakan penguat elektronika yang banyak digunakan untuk membuat rangkaian detektor, komparator, penguataudio, video, pembangkit sinyal, multivibrator, filter, ADC, DAC, rangkaian penggerak dan berbagai macam rangkaian analoglainnya.

Op-amp pada umumnya tersedia dalam bentuk rangkaian terpadu yang memiliki karakteristik mendekati karakteristik penguat operasional ideal tanpa perlu memperhatikan apa yang terdapat di dalamnya. Ada tiga karakteristik utama op-amp ideal, yaitu:

1. Gain tak berhingga.

2. Impedansi input tak berhingga.

3. Impedansi output bernilai 0.

Namun, dalam praktiknya Op-Amp memiliki Gain dan Impedansi input yang sangat besar namun bukan tak berhingga sehingga Impedansi output akan sangat kecil hingga mendekati nilai 0.

Gambar 7. Simbol Op-Amp

Dapat dilihat bahwa Op-Amp secara umum memiliki 4 pin, yaitu masukan inverting dengan tanda (-), masukan non-inverting dengan tanda (+), masukan tegangan positif dan tegangan negatif dan pin keluaran atau output. Dalam Op-Amp, terdapat dua perbudaan bagi tegangan yang diinputkan ke dalamnya. tegangan dapat dimasukan pada masukan inverting dan juga dapat dimasukkan pada msukan non-inverting. Pada masukan Inverting tegangan input akan menghasilkan output dengan beda fasa 180 derjat atau dapat dikatakan gelombang uotput akan terbalik dari gelombang input.

Rangkaian detektor inverting dengan tegangan input Vi berupa gelombang segitiga dan tegangan referensi Vref = 0 Volt adalah seperti gambar 66.

Gambar 66 Rangkaian detektor inverting

Dengan menggunakan persamaan (1) maka Vi = V2 dan Vref = V1 sehingga bentuk gelombang tegangan output Vo (

) yang dihasilkan adalah seperti gambar 67.

Gambar 67 Bentuk gelombang input dan gelombang output

Adapun kurva karakteristik Input-Ouput (I-O) adalah seperti gambar 68. Dengan Vi > 0 (artinya Vi > 65 µ Volt untuk rangkaian detektor dengan ±Vs = ±15 Volt) maka Vo = -Vsat dan sebaliknya bila Vi < 0 (artinya Vi < -65 µ Volt untuk rangkaian detektor dengan ±Vs = ±15 Volt) maka Vo = +Vsat.

Gambar 68 kurva karakteristik I-O

B. RESISTOR

GAMBAR . RESISTOR

GAMBAR 2. WARNA GELANG RESISTOR

GAMBAR 3. CARA PENGHITUNGAN BESAR RESISTANSI RESISTOR
LANGKAH-LANGKAH :

· MASUKKAN ANGKA LANGSUNG DARI KODE WARNA GELANG KE-1 (PERTAMA)

· MASUKKAN ANGKA LANGSUNG DARI KODE WARNA GELANG KE-2

· MASUKKAN JUMLAH NOL DARI KODE WARNA GELANG KE-3 ATAU PANGKATKAN ANGKA TERSEBUT DENGAN 10 (10N)

· MERUPAKAN TOLERANSI DARI NILAI RESISTOR TERSEBUT

CONTOH :

GELANG KE 1 : COKLAT = 1

GELANG KE 2 : HITAM = 0

GELANG KE 3 : HIJAU = 5 NOL DIBELAKANG ANGKA GELANG KE-2; ATAU KALIKAN 105

GELANG KE 4 : PERAK = TOLERANSI 10%

· MAKA NILAI RESISTOR TERSEBUT ADALAH 10 * 105 = 1.000.000 OHM ATAU 1 MOHM DENGAN TOLERANSI 10%.

c. Op-Amp

Op-Amp (Operational Amplifier) adalah salah satu bentuk IC Linear yang berfungsi sebagai Penguat Sinyal Listrik. Sebuah Op-Amp terdiri dari beberapa Transistor, Dioda, Resistor dan kapasitor yang terinterkoneksi dan terintegrasi. Sehingga memungkinkannya untuk menghasilkan Gain (penguatan) yang tinggi pada rentang frekuensi yang luas.

d. MQ-2 Gas Sensor

Sensor Gas merupakan sebuah alat untuk membaca keberadaan bermacam jenis gas dalam suatu tempat, biasanya sensor ini di gunakan dalam sebuah sistem keselamatan. Jenis alat sensor ini di gunakan untuk membaca kebocoran gas dan menghubungkan kepada sebuah sistem pengaturan untuk menutup segala proses yang menyebabkan atau mengalami kebocoran gas tersebut. Sensor gas juga dapat membunyikan alarm agar di ketahui oleh pangawas yang berada di sekitar kebocoran gas tersebut terjadi agar para pekerja yang berada di area tersebut dapat segeramengadakan evakuasi sehingga mencegah sesuatu hal yang lebih buruk. Alat ini sangat penting untuk menghindari kejadian-kejadian yang dapat mengancam nyawa pekerja maupun hewan atau tumbuhan yang berada di sekitar area tersebut, karena beberapa jenis gas bisa sangat membahayakan.

Sensor gas dapat di golongkan dari cara pengerjaannya (semikonduktor, oksidasi, katalis, infrared, dan lain sebagainya). Ada dua jenis sensor gas, yaitu sensor gas portable dan sensor gas yang terpasang. Jenis sensor yang pertama merupakan alat sensor yang dapat di gunakan selagi berkeliling, yang biasanya di pasang di saku, sabuk atau topi pegawai. Jenis sensor ke dua yaitu alat sensor yang telah terpasang, biasanya alat sensor ini di pasang di dekat ruang control, dan biasanya dapat membaca lebih dari satu jenis gas yang berbahaya.

Pinout:

Sensor MQ-2 terdapat 2 masukan tegangan yakni VH dan VC. VH digunakan untuk tegangan pada pemanas (Heater) internal dan Vc merupakan tegangan sumber serta memiliki keluaran yang menghasilkan tegangan berupa tegangan analog. Berikut konfigurasi dari sensor MQ-S :

Pin 1 merupakan heater internal yang terhubung dengan ground.
Pin 2 merupakan tegangan sumber (VC) dimana Vc < 24 VDC.
Pin 3 (VH) digunakan untuk tegangan pada pemanas (heater internal) dimana VH = 5VDC.
Pin 4 merupakan output yang akan menghasilkan tegangan analog.

Grafik respon MQ-2 Gas sensor:

Gambar. Panjang Gelombang Cahaya

Dalam suatu proses pembakaran pada pembangkit listrik tenaga uap, flame detector dapat mendeteksi hal tersebut dikarenakan oleh komponen-komponen pendukung dari flame detector. Sensor nyala api ini mempunyai sudut pembacaan sebesar 60 derajat, dan beroperasi normal pada suhu 25 – 85 derajat Celcius.

Cara kerja flame detector mampu bekerja dengan baik untuk menangkap nyala api untuk mencegah kebakaran, yaitu dengan mengidentifikasi atau mendeteksi nyala apiyang dideteksi oleh keberadaan spectrum cahaya infra red maupun ultraviolet dengan menggunakan metode optic kemudian hasil pendeteksian itu akan diteruskan ke Microprosessor yang ada pada unit flame detector akan bekerja untuk membedakan spectrum cahaya yang terdapat pada api yang terdeteksi tersebut dengan sistem delay selama 2-3 detik pada detektor ini sehingga mampu mendeteksi sumber kebakaran lebih dini dan memungkinkan tidak terjadi sumber alarm palsu.

Pada sensor ini menggunakan tranduser yang berupa infrared (IR) sebagai sensing sensor. Tranduser ini digunakan untuk mendeteksi akan penyerapan cahaya pada panjang gelombang tertentu, yang memungkinkan alat ini untuk membedakan antara spectrum cahaya pada api dengan spectrum cahaya lainnya seperti spectrum cahaya lampu, kilatan petir, welding arc, metal grinding, hot turbine, reactor, dan masih banyak lagi.

e. Sensor Suhu

Sensor suhu adalah perangkat yang mendeteksi dan mengukur variasi suhu dan mengubahnya menjadi sinyal listrik. Sinyal ini dapat digunakan untuk menampilkan pembacaan suhu, mengontrol sistem pemanas atau pendingin, atau memicu alarm ketika ambang batas suhu terlampaui.

f. Sensor inframerah

Sensor inframerah merupakan sensor elektrik yang dioperasikan dengan memanfaatkan infra merah untuk mengubah kondisinya. Atau secara ringkas disebut sensor inframerah karena akan aktif jika inframerah mendeteksi radiasi infra merah di lingkungan sekitar.

5. Percobaan[kembali]

1.Untuk membuat rangkaian ini, pertama, siapkan semua alat dan bahan yang bersangkutan, di ambil dari library proteus

2.Letakkan semua alat dan bahan sesuai dengan posisi dimana alat dan bahan terletak.

3.Tepatkan posisi letak nya dengan gambar rangkaian

4.Selanjutnya, hubungkan semua alat dan bahan menjadi suatu rangkaian yang utuh

5.Lalu mencoba menjalankan rangkaian , jika tidak terjadi error, maka motor akan bergerak yang berarti rangkaian bekerja

a) Prosedur[kembali]

Rangkaian Detektor Inverting dengan Vref=0 , Pada input inverting dipasang Tegangan 4 Volt dan Frekuensi 1000 Hz , pada output diletakkan resistor dengan Resistansi 10.000 Ohm . Pada rangkaian dipasang Power supply sebesar 12 watt. Lalu disimulasikan dengan Oscilloscope , pada Oscilloscope terlihat apabila input nya lebih besar dari Vref=0 , maka output nya negatif(-) , dan apabila inputnya lebih kecil dari Vref=0 maka outputnya Positif(+).

Cara Kerja:

Sinyal Input di Input Inverting: Sinyal yang ingin dideteksi ditempatkan pada input inverting dari op-amp.
Tegangan Referensi di Input Non-inverting: Input non-inverting dihubungkan ke tegangan referensi yang dalam kasus ini adalah 0V.
Perbandingan: Op-amp membandingkan tegangan pada kedua inputnya:
- Jika tegangan pada input inverting lebih rendah dari 0V (tegangan referensi), output op-amp akan berada pada tegangan tinggi (biasanya mendekati tegangan suplai positif).
- Jika tegangan pada input inverting lebih tinggi dari 0V, output op-amp akan berada pada tegangan rendah (biasanya mendekati tegangan suplai negatif atau ground).

b) Rangkaian simulasi [kembali]

Prinsip Kerja

Rangkaian Detektor Inverting dengan Vref = 0 , Pada input inverting dipasang Tegangan 9 Volt dan Frekuensi 1000 Hz , pada output diletakkan resistor dengan Resistansi 1.000 Ohm . Pada rangkaian dipasang Power supply sebesar 12 V. Lalu disimulasikan dengan Oscilloscope , pada Oscilloscope terlihat apabila input nya lebih besar dari Vref = 0 , maka output nya negative (-) , dan apabila inputnya lebih kecil dari Vref = 0 maka outputnya Positif (+).

Aplikasi OP Amp Detector Inverting dengan Vref = 0

Prinsip kerja aplikasi Op-Amp detector inverting dengan referensi tegangan

$V_{ref} = 0$ didasarkan pada penguatan diferensial dan perbandingan tegangan antara input inverting dan non-inverting. Berikut adalah penjelasan langkah demi langkah:

Konfigurasi Dasar:
- Input Inverting ( $V_{in}$ ): Tegangan input yang ingin dideteksi atau dibandingkan.
- Input Non-Inverting ( $V_{ref}$ ): Referensi tegangan, dalam kasus ini $V_{ref} = 0$ volt (ground).
- Output ( $V_{out}$ ): Tegangan output dari op-amp.
Perbandingan Tegangan:
- Op-amp akan membandingkan tegangan pada input inverting ( $V_{in}$ ) dengan tegangan pada input non-inverting ( $V_{ref} = 0$ ).
- Jika $V_{in}$ lebih kecil dari $V_{ref}$ (0 volt), output dari op-amp akan berada pada level tegangan negatif maksimum (biasanya -V $_{supply}$ atau ground tergantung pada konfigurasi).
- Jika $V_{in}$ lebih besar dari $V_{ref}$ (0 volt), output dari op-amp akan berada pada level tegangan positif maksimum (biasanya +V $_{supply}$ ).
Penguatan Tak Terbatas:
- Dalam kondisi ideal, op-amp memiliki penguatan tak terbatas. Oleh karena itu, perubahan kecil pada $V_{in}$ relatif terhadap $V_{ref}$ akan menyebabkan perubahan besar pada output.
Fungsi Detektor:
- Sebagai detektor, konfigurasi ini bisa digunakan untuk mendeteksi apakah tegangan input $V_{in}$ positif atau negatif.
- Jika $V_{in} > 0$ , output akan menjadi positif.
- Jika $V_{in} < 0$ , output akan menjadi negatif atau nol tergantung pada suplai daya op-amp.

Hafiz Fadli Al Anshor