BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Sensor Suhu IC LM35

Untuk mendeteksi suhu digunakan sebuah sensor suhu LM 35 yang dapat

dikalibrasikan langsung dalam , LM 35 ini difungsikan sebagai basic temperature

sensor seperti pada gambar 2.1

Gambar 2.1.1 LM 35 basic temperature sensor

IC LM 35 sebagai sensor suhu yang teliti dan terkemas dalam bentuk

Integrated Circuit (IC), dimana output tegangan keluaran sangat linear berpadanan

dengan perubahan suhu. Sensor ini berfungsi sebagai pengubah dari besaran fisis

suhu ke besaran tegangan yang memiliki koefisien sebesar 10 mV /°C yang berarti

bahwa kenaikan suhu 1° C maka akan terjadi kenaikan tegangan sebesar 10 mV.

IC LM 35 ini tidak memerlukan pengkalibrasian atau penyetelan dari luar

karena ketelitiannya sampai lebih kurang seperempat derajat celcius pada

Universitas Sumatera Utara

temperature ruang. Jangka sensor mulai dari – 55°C sampai dengan 150°C, IC

LM35 penggunaannya sangat mudah, difungsikan sebagai kontrol dari indicator

tampilan

catu daya terbelah. IC LM 35 dapat dialiri arus 60 m A dari supplay sehingga

panas yang ditimbulkan sendiri sangat rendah kurang dari 0 ° C di dalam suhu

ruangan.

Gambar 2.1.2 Rangkaian pengukur suhu

LM 35 ialah sensor temperatur paling banyak digunakan untuk praktek, karena

selain harganya cukup murah, linearitasnya juga lumayan bagus. LM35 tidak

membutuhkan kalibrasi eksternal yang menyediakan akurasi ± ¼ °C pada

temperatur ruangan dan ± ¾ °C pada kisaran -55 °C to +150 °C. LM35

dimaksudkan untuk beroperasi pada -55 °C hingga +150 °C, sedangkan LM35C

pada -40 °C hingga +110 °C, dan LM35D pada kisran 0-100°C.

LM35D juga tersedia pada paket 8 kaki dan paket TO-220. Sensor LM35 umunya

akan naik sebesar 10mV setiap kenaikan 1°C (300mV pada 30 °C).

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2. 1.3 Bentuk Fisik LM 35

Sensor suhu LM35 berfungsi untuk mengubah besaran fisis yang berupa suhu

menjadi besaran elektri tegangan. Sensor ini memiliki parameter bahwa setiap

kenaikan 1°C tegangan keluarannya naik sebesar 10mV dengan batas maksimal

keluaran sensor adalah 1,5V pada suhu 150°C. Pada perancangan kita tentukan

keluaran ADC mencapai full scale pada saat suhu 100°C, sehingga tegangan

keluaran tranduser (10mV/°C x 100°C) = 1V. Pengukuran secara langsung saat

suhu ruang, keluaran LM35 adalah 0,3V (300mV). Tengan ini diolah dengan

mengunakan rangkaian pengkondisi sinyal agar sesuai dangan tahapan masukan

ADC. LM35 memiliki kelibihan – kelebihan sebagai

berikut:

1. Di kalibrasi langsung dalam celsius

2. Memiliki faktor skala linear + 10.0 mV/°C

3. Memiliki ketetapan 0,5°C pada suhu 25°C

4. Jangkauan maksimal suhu antara -55°C sampai 150°C

5. Cocok untuk applikasi jarak jauh

6. Harganya cukup murah

Universitas Sumatera Utara

7. Bekerja pada tegangan catu daya 4 sampai 30Volt

8. Memiliki arus drain kurang dari 60 uAmp

9. Pemanasan sendiri yang lambat ( low self-heating)

10. 0,08˚C diudara diam

11. Ketidak linearanya hanya sekitar ±¼°C

12. Memiliki Impedansi keluaran yang kecil yaitu 0,1 watt untuk beban 1 mAmp.

Sensor suhu tipe LM35 merupakan IC sensor temperatur yang akurat yang

tegangan keluarannya linear dalam satuan celcius. Jadi LM35 memilik kelebihan

dibandingkan sensor temperatur linear dalam satuan kelvin, karena tidak

memerlukan pembagian dengan konstanta tegangan yang besar dan keluarannya

untuk mendapatkan nilai dalam satuan celcius yang tepat. LM35 memiliki

impedansi

keluaran yang rendah, keluaran yang linear, dan sifat ketepatan dalam pengujian

membuat proses interface untuk membaca atau mengotrol sirkuit lebih mudah. Pin

V+ dari LM35 dihubungkan kecatu daya, pin GND dihubungkan ke Ground dan

pin\ Vout- yang menghasilkan tegangan analog hasil pengindera suhu

dihubungkan ke vin (+) dan ADC 0840.

LM35DZ adalah komponen sensor suhu berukuran kecil seperti transistor

(TO-92). Komponen yang sangat mudah digunakan ini mampu mengukur suhu

hingga 100 derajad Celcius. Dengan tegangan keluaran yang terskala linear

Universitas Sumatera Utara

dengan suhu terukur, yakni 10 milivolt per 1 derajad Celcius, maka komponen

ini sangat cocok untuk digunakan sebagai teman eksperimen kita, atau bahkan

untuk aplikasi-aplikasi seperti termometer ruang digital, mesin pasteurisasi, atau

termometer badan digital.

LM35 dapat disuplai dengan tegangan mulai 4V-30V DC dengan arus pengurasan

60 mikroampere, memiliki tingkat efek self-heating yang rendah (0,08 derajad

Celcius).

Btw, self-heating adalah efek pemanasan oleh komponen itu sendiri akibat adanya

arus yang bekerja melewatinya. Untuk komponen sensor suhu, parameter ini harus

dipertimbangkan dan diupakara atau di-handle dengan baik karena hal ini dapat

menyebabkan kesalahan pengukuran. Seperti sensor suhu jenis RTD PT100 atau

PT1000 misalnya, komponen ini tidak boleh dieksitasi oleh arus melebihi 1

miliampere, jika melebihi, maka sensor akan mengalami self-heating yang

menyebabkan hasil pengukuran senantiasa lebih tinggi dibandingkan suhu yang

sebenarnya.

Gambar 2.1.4 Skematik Rangkaian Dasar Sensor Suhu LM35-DZ

Universitas Sumatera Utara

Gambar diatas adalah gambar skematik rangkaian dasar sensor suhu LM35-DZ.

Rangkaian ini sangat sederhana dan praktis. Vout adalah tegangan keluaran

sensor yang terskala linear terhadap suhu terukur, yakni 10 milivolt per 1

derajad celcius. Jadi jika Vout = 530mV, maka suhu terukur adalah 53 derajad

Celcius.Dan jika Vout = 320mV, maka suhu terukur adalah 32 derajad Celcius.

Tegangan keluaran ini bisa langsung diumpankan sebagai masukan ke rangkaian

pengkondisi sinyal seperti rangkaian penguat operasional dan rangkaian filter,

atau rangkaian lain seperti rangkaian pembanding tegangan dan rangkaian

Analog-to-Digital Converter.

Rangkaian dasar tersebut cukup untuk sekedar bereksperimen atau untuk

aplikasi yang tidak memerlukan akurasi pengukuran yang sempurna. Akan tetapi

tidak untuk aplikasi yang sesungguhnya. Terbukti dari eksperimen yang telah saya

lakukan, tegangan keluaran sensor belumlah stabil. Pada kondisi suhu yang

relatif sama, jika tegangan suplai saya ubah-ubah (saya naikkan atau turunkan),

maka Vout juga ikut berubah. Memang secara logika hal ini sepertinya benar, tapi

untuk instrumentasi hal ini tidaklah diperkenankan. Dibandingkan dengan tingkat

kepresisian, maka tingkat akurasi alat ukur lebih utama karena alat ukur

seyogyanya dapat dijadikan patokan bagi penggunanya. Jika nilainya berubah-

ubah untuk kondisi yang relatif tidak ada perubahan, maka alat ukur yang

demikian ini tidak dapat digunakan.Untuk memperbaiki kinerja rangkaian dasar di

atas, maka ditambahkan beberapa komponen pasif seperti yang ditunjukkan pada

gambar berikut ini.

Universitas Sumatera Utara

Dua buah resistor 150K yang diparalel membentuk resistor 75K yang diseri

dengan kapasitor 1uF. Rangkaian RC-Seri ini merupakan rekomendasi dari pabrik

pembuat LM35. Sedangkan resistor 1K5 dan kapasitor 1nF membentuk rangkaian

passive low-pass filter dengan frekuensi 1 kHz. Tegangan keluaran filter

kemudian diumpankan ke penguat tegangan tak-membalik dengan faktor

penguatan yang dapat diatur menggunakan resistor variabel. Dengan rangkaian

ini, terbukti tegangan keluaran rangkaian ini jauh lebih stabil dibandingkan

tegangan keluaran rangkaian dasar di atas. Dengan demikian akurasi pengukuran

telah dapat ditingkatkan. Tegangan keluaran opamp dapat langsung diumpankan

ke rangkaian ADC untuk kemudian datanya diolah lebih lanjut oleh

mikrokontroler.

Rangkaian tersebut telah saya aplikasikan pada Sistem Monitoring Suhu Air

Pendingin Mesin Open-Mill di Pabrik Rol Karet USTEGRA Malang dengan

performa yang baik dengan mikrokontroler AT89S52 dan ADC0809 serta

Audible Warning System berbasis ISD1420.

Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk

mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. Sensor

Suhu LM35 yang dipakai dalam penelitian ini berupa komponen elektronika

elektronika yang diproduksi oleh National Semiconductor. LM35 memiliki

keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sensor

suhu yang lain, LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan

linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan

rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan.

Universitas Sumatera Utara

Meskipun tegangan sensor ini dapat mencapai 30 volt akan tetapi yang

diberikan kesensor adalah sebesar 5 volt, sehingga dapat digunakan dengan catu

daya tunggal dengan ketentuan bahwa LM35 hanya membutuhkan arus sebesar 60

µA hal ini berarti LM35 mempunyai kemampuan menghasilkan panas (self-

heating) dari sensor yang dapat menyebabkan kesalahan pembacaan yang rendah

yaitu kurang dari 0,5 ºC pada suhu 25 ºC.

3 pin LM35 menujukan fungsi masing-masing pin diantaranya, pin 1

berfungsi sebagai sumber tegangan kerja dari LM35, pin 2 atau tengah digunakan

sebagai tegangan keluaran atau Vout dengan jangkauan kerja dari 0 Volt sampai

dengan 1,5 Volt dengan tegangan operasi sensor LM35 yang dapat digunakan

antar 4 Volt sampai 30 Volt. Keluaran sensor ini akan naik sebesar 10 mV setiap

derajad celcius sehingga diperoleh persamaan sebagai berikut

VLM35 = Suhu* 10 mV

Secara prinsip sensor akan melakukan penginderaan pada saat perubahan

suhu setiap suhu 1 ºC akan menunjukan tegangan sebesar 10 mV. Pada

penempatannya LM35 dapat ditempelkan dengan perekat atau dapat pula disemen

pada permukaan akan tetapi suhunya akan sedikit berkurang sekitar 0,01 ºC

karena terserap pada suhu permukaan tersebut. Dengan cara seperti ini diharapkan

selisih antara suhu udara dan suhu permukaan dapat dideteksi oleh sensor LM35

sama dengan suhu disekitarnya, jika suhu udara disekitarnya jauh lebih tinggi atau

jauh lebih rendah dari suhu permukaan, maka LM35 berada pada suhu permukaan

dan suhu udara disekitarnya .

Universitas Sumatera Utara

Jarak yang jauh diperlukan penghubung yang tidak terpengaruh oleh

interferensi dari luar, dengan demikian digunakan kabel selubung yang ditanahkan

sehingga dapat bertindak sebagai suatu antenna penerima dan simpangan

didalamnya, juga dapat bertindak sebagai perata arus yang mengkoreksi pada

kasus yang sedemikian, dengan mengunakan metode bypass kapasitor dari Vin

untuk ditanahkan. Berikut ini adalah karakteristik dari sensor LM35.

1. Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu

10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.

2. Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC seperti

terlihat pada gambar 2.2.

3. Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC.

4. Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.

5. Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.

6. Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC

pada udara diam.

7. Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.

8. Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.

Universitas Sumatera Utara

2.2 Penampil LCD (Liquid Crystal Display)

LCD (Liquid Cristal Display) adalah salah satu komponen elektronika yang berfungsi

sebagai tampilan suatu data, baik karakter, huruf ataupun grafik. Dipasaran tampilan LCD

sudah tersedia dalam bentuk modul yaitu tampilan LCD beserta rangkaian pendukungnya

termasuk ROM dll. LCD mempunyai pin data, kontrol catu daya, dan pengatur kontras

tampilan.

Sekarang LCD lebih dipilih daripada dot matriks, seven-segment LED atau Multi -

segment LED untuk tampilan, disebabkan oleh selain harganya murah, LCD sudah mampu

menampilkan huruf, angka bahkan grafik sekalipun serta dalam memprogramnya lebih

mudah.

LCD juga merupakan perangkat display yang paling umum dipasangkan di

Mikrokontroller, Mengingat ukurannya yang kecil dan kemampuannya manampilkan

karakter atau grafik yang lebih dibandingkan display 7segmen. Pada pengembangan

sistem embedded LCD mutlak dipelukan sebagai sumber pemberi informasi utama,

misalnya alat pengukur kadar gula darah, penampil jam, penampil counter putaran motor

industri dan lainya.

Berdasarkan jenis tampilan, LCD dapat dikelompokan menjadi beberapa jenis,

yaitu:

• Segment LCD

LCD ini berbentuk dari beberapa Sevent Segment Display atau Sixteen Segment

Dispaly, namun ada juga yang mengabungkan keduanya. LCD ini sering dipakai

untuk jam digital.

Universitas Sumatera Utara

• Dot Matrix character LCD

LCD ini terbentuk dari beberapa Dot Matrix Display berukuran 5x7 atau 5x9 yang

membentuk sebuah matriks yang lebih besar dengan berbagai kombinasi jumlah

baris dan kolom. Kombinasi ini yang menentukan karakter yang dapat ditampilkan

LCD tersebut. Seperti 2 baris x 20 karakter atau 4 baris 20 karakter.

• Graphic LCD

LCD jenis ini masih berkembang saat ini. Resolasi LCD ini bervariasi,

diantaranya 128x64, 128x128. Sekarang ini Graphic LCD banyak dipakai pada

Handycam, laptop,telpon seluler (cellphone), monitor komputer dan lain

sebagainya.

2.3.1 Register LCD

Register yang terdapat di LCD adalah sebagai berikut:

• IR (Intruction Register)

Digunakan untuk menentukan fungsi yang harus dikerjakan oleh LCD serta

pengalamatan DDRAM atau CGRAM.

• DR (Data Register)

Digunakan sebagai tempat data DDRAM atau CGRAM yang akan ditulis atau

dibaca oleh komputer atau sistem minimum. Saat dibaca, DR menyimpan data

DDRAM atau CGRAM, setelah itu data alamatnya secara otomatis masuk ke DR.

Pada waktu menulis, cukup lakukan inisialisasi DDRAM atau CGRAM, kemudian

untuk selanjutnya data dituliskan ke DDRAM atau CGRAM sejak awal alamat

tersebut.

Universitas Sumatera Utara

• BF (Busy Flag)

Digunakan untuk bahwa LCD dalam keadaan siap atau sibuk. Apabila LCD

sedang melakukan operasi internal, BF diset menjadi 1, sehingga tidak akan

menerima perintah dari luar. Jadi, BF harus dicek apakah telah diriset menjadi 0

ketika akan menulis LCD (memberi data pada LCD). Cara untuk menulis LCD

adalah dengan mengeset RS menjadi 0 dan mengeset R/W menjadi 1.

• AC (Address Counter)

Digunakan untuk menunjukan alamat pada DDRAM atau CGRAM dibaca atau

ditulis, maka AC secara otomatis menunjukan alamat berikutnya. Alamat yang

disimpan AC dapat dibaca bersamaan dengan BF.

• DDRAM (Display Data Random Access Memory)

Digunakan sebagai tempat penyimpanan data yang sebesar 80 byte atau 80

karakter. AC menunjukan alamat karakter yang sedang ditampilkan.

• CGROM (\Character Generator Read Only Memory)

Pada LCD terdapat ROM untuk menyimpan karakter-karakter ASCII (American

Standart Code for Interchage Intruction), sehingga cukup memasukan kode ASCII

untuk menampilkanya.

• CGRAM (Character Generator Random Access Memory)

Sebagai data storage untuk merancang karakter yang dikehendaki. Untuk

CGRAM terdapat kode ASCII dari 00h sampai 0Fh, tetapi hanya 8 karakter yang

disediakan. Alamat CGRAM hanya 6 bit, 3 bit untuk mengatur tinggi karakter dan

3 bit tinggi menjadi 3 bit rendah DDRAM yang menunjukan karakter, sedangkan

3 bit rendah sebagai posisi data CGRAM untuk membuat tampilan baris dalam dot

Universitas Sumatera Utara

matriks 5x7 karakter tersebut, dimulai dari atas. Sehingga karakter untuk kode

ASCII 00h sama dengan 09h sampai 07h dengan 0Fh. Dengan demikian untuk

perancangan 1 karakter memerlukan penulisan data ke CGRAM samapai 8 kali.

• Cursor and Blink Control circuit

Merupakan rangkaian yang menghasilkan tampilan kursor dan kondisi blink

(berkedap-kedip).

Sebagai bahasan berikut adalah modul LCD 4x20 karakter yang akan digunakan dalam

proyek akhir ini. Salah satu alasan mengapa modul LCD dipakai dalam proyek akhir ini

adalah kenyataan bahwa modul LCD relatif jauh lebih sedikit memerlukan daya

ketimbang modul-modul display berbasis LED. Selain itu desain LCD lebih kompak

dan dimensinya juga lebih kecil. Dengan mikrokontroler kita dapat mengendalikan

suatu peralatan agar dapat bekerja secara otomatis. Untuk mengakses LCD 4x20 harus

melakukan konfigurasi pin dari LCD dengan pin I/O mikrokontroler tersebut.

Gambar 2.2. LCD 4 x 20 karakter

Berikut tabel deskripsi pin pada LCD :

Universitas Sumatera Utara

Pin Simbol I/O Deskripsi

1 VSS -- Ground

2 VCC -- + 5 V power suplay

3 VEE -- Power suplay source to control contrast

4 RS I Register select: RS = 0 to select instruksi.

Command register; RS =1 to selsct data reg.

5 R/W I Read/Write: R/W =0 for write, R/W= 1 for read

6 E I Enable

7 DB0 I/O The 8-bit data bus

8 DB1 I/O The 8-bit data bus

9 DB2 I/O The 8-bit data bus

10 DB3 I/O The 8-bit data bus

11 DB4 I/O The 8-bit data bus

12 DB5 I/O The 8-bit data bus

13 DB6 I/O The 8-bit data bus

14 DB7 I/O The 8-bit data bus

Tabel 2.2. Deskripsi pin pada LCD

Universitas Sumatera Utara

2.3 Catu Daya

Power Supply merupakan pemberi sumber daya bagi perangkat elektronika.

Perangkat elektronika mestinya dicatu oleh power supply arus searah DC (direct

current) yang stabil agar dapat dengan baik. Baterai atau accu adalah sumber catu

daya DC yang paling baik. Namun untuk aplikasi yang membutuhkan catu daya

lebih besar, sumber dari baterai tidak cukup. Sumber catu daya yang besar adalah

sumber bolak-balik AC (alternating current) dari pembangkit tenaga listrik. Untuk

itu diperlukan suatu perangkat catu daya yang dapat mengubah arus AC menjadi

DC. Pada tulisan kali ini disajikan prinsip rangkaian catu daya ( power supply)

linier mulai dari rangkaian penyearah yang paling sederhana sampai pada power

supply dengan regulator zener, op amp dan regulator 78xx. Rangkaian penyearah

sudah cukup bagus jika tegangan ripple-nya kecil, namun ada masalah stabilitas.

Jika tegangan PLN naik/turun, maka tegangan outputnya juga akan naik/turun.

Seperti rangkaian penyearah di atas, jika arus semakin besar ternyata tegangan dc

keluarnya juga ikut turun. Untuk beberapa aplikasi perubahan tegangan ini cukup

mengganggu, sehingga diperlukan komponen aktif yang dapat meregulasi

tegangan keluaran ini menjadi stabil.

Rangkaian regulator yang paling sederhana ditunjukkan pada gambar 6. Pada

rangkaian ini, zener bekerja pada daerah breakdown, sehingga menghasilkan

tegangan output yang sama dengan tegangan zener atau Vout = Vz. Namun

rangkaian ini hanya bermanfaat jika arus beban tidak lebih dari 50mA.

Universitas Sumatera Utara

2.3.1. PENYEARAH (RECTIFIER)

Prinsip penyearah (rectifier) yang paling sederhana ditunjukkan pada gambar

dibawah berikut ini. Transformator diperlukan untuk menurunkan tegangan AC

dari jala-jala listrik pada kumparan primernya menjadi tegangan AC yang lebih

kecil pada kumparan sekundernya.. Rangkaian Penyearah Sederhana yaitu :

Gambar 2.3.1 Penyearah Sederhana

Pada rangkaian ini, dioda berperan untuk hanya meneruskan tegangan positif ke

beban RL. Ini yang disebut dengan penyearah setengah gelombang (half wave).

Untuk mendapatkan penyearah gelombang penuh (full wave) diperlukan

transformator dengan center tap (CT) seperti pada gambar-2.3.1

2.3.2 Rangkaian Penyearah Sederhana

Gambar 2.3.2 Rangkaian Penyearah Sederhana

Universitas Sumatera Utara

Tegangan positif phasa yang pertama diteruskan oleh D1 sedangkan phasa yang

berikutnya dilewatkan melalui D2 ke beban R1 dengan CT transformator sebagai

common ground.. Dengan demikian beban R1 mendapat suplai tegangan

gelombang penuh seperti gambar di atas. Untuk beberapa aplikasi seperti

misalnya untuk men-catu motor dc yang kecil atau lampu pijar dc, bentuk

tegangan seperti ini sudah cukup memadai. Walaupun terlihat di sini tegangan

ripple dari kedua rangkaian di atas masih sangat besar.

2.3.3 Rangkaian Penyearah Setengah Gelombang Dengah Filter C

Gambar 2.3.3 Rangkaian Penyearah Setengah Gelombang Dengah Filter C

Gambar diatas adalah rangkaian penyearah setengah gelombang dengan filter

kapasitor C yang paralel terhadap beban R. Ternyata dengan filter ini bentuk

gelombang tegangan keluarnya bisa menjadi rata. Gambar-4 menunjukkan bentuk

keluaran tegangan DC dari rangkaian penyearah setengah gelombang dengan filter

kapasitor. Garis b-c kira-kira adalah garis lurus dengan kemiringan tertentu,

dimana pada keadaan ini arus untuk beban R1 dicatu oleh tegangan kapasitor.

Sebenarnya garis b-c bukanlah garis lurus tetapi eksponensial sesuai dengan sifat

pengosongan kapasitor.

Universitas Sumatera Utara

2.3.4 Bentuk Gelombang Dengan Filter Kapasitor

Gambar 2.3.4 Bentuk Gelombang Dengan Filter Kapasitor

Kemiringan kurva b-c tergantung dari besar arus I yang mengalir ke beban R.

Jika arus I = 0 (tidak ada beban) maka kurva b-c akan membentuk garis

horizontal. Namun jika beban arus semakin besar, kemiringan kurva b-c akan

semakin tajam. Tegangan yang keluar akan berbentuk gigi gergaji dengan

tegangan ripple yang besarnya adalah :

Vr = VM -VL ………. (1)

dan tegangan dc ke beban adalah:

Vdc = VM + Vr/2 ….. (2)

Rangkaian penyearah yang baik adalah rangkaian yang memiliki tegangan ripple

paling kecil. VL adalah tegangan discharge atau pengosongan kapasitor C,

sehingga dapat ditulis :

VL = VM e –T/RC ………. (3)

Jika persamaan (3) disubsitusi ke rumus (1), maka diperoleh :

Universitas Sumatera Utara

Vr = VM (1 – e –T/RC) …… (4)

Jika T << RC, dapat ditulis :

e –T/RC » 1 – T/RC ….. (5)

sehingga jika ini disubsitusi ke rumus (4) dapat diperoleh persamaan yang lebih

sederhana :

Vr = VM(T/RC) …. (6)

VM/R tidak lain adalah beban I, sehingga dengan ini terlihat hubungan antara

beban arus I dan nilai kapasitor C terhadap tegangan ripple Vr. Perhitungan ini

efektif untuk mendapatkan nilai tengangan ripple yang diinginkan.

Vr = I T/C … (7)

Rumus ini mengatakan, jika arus beban I semakin besar, maka tegangan ripple

akan semakin besar. Sebaliknya jika kapasitansi C semakin besar, tegangan ripple

akan semakin kecil. Untuk penyederhanaan biasanya dianggap T=Tp, yaitu

periode satu gelombang sinus dari jala-jala listrik yang frekuensinya 50Hz atau

60Hz. Jika frekuensi jala-jala listrik 50Hz, maka T = Tp = 1/f = 1/50 = 0.02 det.

Ini berlaku untuk penyearah setengah gelombang. Untuk penyearah gelombang

penuh, tentu saja fekuensi gelombangnya dua kali lipat, sehingga T = 1/2 Tp =

0.01 det.

Penyearah gelombang penuh dengan filter C dapat dibuat dengan menambahkan

kapasitor pada rangkaian gambar 2. Bisa juga dengan menggunakan transformator

Universitas Sumatera Utara

yang tanpa CT, tetapi dengan merangkai 4 dioda seperti pada gambar-5 berikut

ini.

2.3.5 Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh Dengan Filter C

Sebagai contoh, anda mendisain rangkaian penyearah gelombang penuh dari catu

jala-jala listrik 220V/50Hz untuk mensuplai beban sebesar 0.5 A. Berapa nilai

kapasitor yang diperlukan sehingga rangkaian ini memiliki tegangan ripple yang

tidak lebih dari 0.75 Vpp. Jika rumus (7) dibolak-balik maka diperoleh.

C = I.T/Vr = (0.5) (0.01)/0.75 = 6600 uF.

Untuk kapasitor yang sebesar ini banyak tersedia tipe elco yang memiliki polaritas

dan tegangan kerja maksimum tertentu. Tegangan kerja kapasitor yang digunakan

harus lebih besar dari tegangan keluaran catu daya. Anda barangkalai sekarang

paham mengapa rangkaian audio yang anda buat mendengung, coba periksa

kembali rangkaian penyearah catu daya yang anda buat, apakah tegangan ripple

ini cukup mengganggu. Jika dipasaran tidak tersedia kapasitor yang demikian

besar, tentu bisa dengan memparalel dua atau tiga buah kapasitor.

Universitas Sumatera Utara