LAPORAN TUGAS RANCANG PRAKTIKUM II.docx

Joe,Boby Soegiarto/612011006

Rudy Santoso Lukito/612011047

LAPORAN TUGAS RANCANG PRAKTIKUM II

SEMESTER ANTARA 2012-2013

A. Tujuan

1. Mahasiswa dapat menggunakan IC Timer 555 untuk mentransfer gelombang dengan duty

cycle yang berbeda- beda.

2. Mahasiswa dapat mengirimkan gelombang dengan menggunakan infrared sebagai transfer

gelombang.

3. Mahasiswa dapat menerima data (berupa gelombang dengan duty cycle berbeda) lalu

menerjemahkannya melalui fotodioda

4. Mahasiswa dapat merjemahkan data gelombang itu menjadi sebuah gelombang kotak

dengan sebuah operational amplifier.

5. Mahasiswa dapat menghidupkan sebuah lampu 12V dengan arus besar tapi menggunakan

keluaran dari Op –Amp dengan arus kecil.

6. Mahasiswa dapat mengatur intensitas lampu 12V lewat rangkaian yang terpisah dari lampu

& hanya tersambung melalui Ground & Vcc .

B. Cara Perancangan

Rangkaian yang ingin dibuat adalah lampu yang intensitasnya dapat di ubah ubah melalui

rangkaian yang terpisah dan hanya tersambung melalui Vcc & Ground maka kami membuat 2

modul dimana

1. Modul 1 adalah untai pengirim nilai tegangan yang gelombangnya dihasilkan melalui IC timer

555 yang duty cyclenya berbeda – beda yang disalurkan melalui infra red, tetapi nilai

tegangannya ditransfer menggunakan infrared.

2. Modul 2 adalah untai penerima nilai tegangan yang bersala dari modul 1 yang diterima oleh

fotodioda lalu disalurkan ke operational amplifier yang berfungsi sebagai komparator

sehingga benar – benar tercipta gelombang kotak yang sempurna karena gelombang yang

ditransfer maupun yang diterima fotodioda belum benar – benar gelombang kotak.


Rudy Santoso Lukito/612011047Pada modul 1 untuk mendapat nilai tegangan yang berbeda – beda maka kita hasilkan

gelombang kotak yang duty cyclenya berbeda – beda.

Duty cycle 50% Duty cycle 25% Duty cycle 80%

Pada gambar 1 terlihat dgelombang kotak dengan Ton dan Toff yang lamanya sama sehingga bila

dirata – rata maka akan menghasilkan nilai 0,5Vcc sedangkan yang kedua akan menghasilkan

0,25Vcc dan yang ketiga akan menghasilkan 0,8Vcc.

Sehingga dari situ kita tinggal membuat gelombang kotak yang duty cycle nya antara 0-100%

sehingga lampu bisa nyala terang, redup, hingga mati.

Bila dimisalkan nilai periode tiap gelombang adalah 1 ms dan amplitude maksimum dari

gelombang kotak adalah 12V dan minimumnya 0V maka, saat:

1. Duty cycle 50%

Nilai V rata- rata DC = (0.5ms*12V + 0.5ms*0V)/1ms = 6V

2. Duty cycle 25%

Nilai V rata- rata DC = (0.25ms*12V + 0.75ms*0V)/1ms = 3V

3. Duty cycle 80%

Nilai V rata- rata DC = (0.80ms*12V + 0.20ms*0V)/1ms = 9.6V

Oleh karena itu duty cycle yang digunakan akan diatur sedemikian hingga besarnya berbeda –

beda, agar lampu 12V yang disedikan bisa menyala redup dan terang oleh karena V rata–rata nya.

Itu saja tidak cukup karena bila gelombang kotak itu diberikan pada frekuensi yang rendah maka

lampu yang terlihat oleh mata akan berkedip – kedip. Untuk itu diperlukan sebuah frekuensi

dimana mata tidak bisa melihat kedipan itu, frekuensi yang biasa dipakai untuk lampu rumah

tangga adalah 50Hz dimana mata kita suadh tidak bisa mengikuti kedipannya, namun untuk lebih

bagusnya kami menggunakan frekuensi di kisaran 100 Hz ke atas.



Modul 1:

Rangkaian Timer 555 yang kami buat adalah sebagai berikut:

R2470

D3LED1

D21N4148

D11N4148

R1100k 99%

C2100nF

C1100nF

+V

V112V

GndTrgOutRst Ctl

ThrDisVcc

U1555

Penjelasan:

1. Kaki 1 adalah Ground.

2. Kaki 2 (Trigger) menyambung kaki 6 (Thereshold) juga lalu tersambung ke kapasitor

100nF yang nantinya akan berfungsi untuk mengosongkan dan mengisi tegangan terus

menerus.

3. Kaki 4 (Reset) karena tidak digunakan maka dihubungkan ke Vcc

4. Kaki 5 (Vcontrol) kami beri kapasitor 100nF juga hal ini berfungsi agar tegangan 2/3Vcc

dan 1/3 Vcc pada opamp dalam IC timer 555 tetap stabil bila ada noise.

5. Kaki 3 (Output) berfungsi sebagai sumber pengisi dan pengosong pada kapasitor 100nF.

yang besanya pengisian dan pengosongan diatur oleh resistor variable 100k.

6. Infra red dihubungkan melalui kaki Vcc dan kaki 7(Discharge) yang On dan Off bergantian

sehingga tercipta gelombang kotak dengan high dan low bergantian. Resistor 470ohm

berguna untuk membatasi arus yang lewat infrared sehingga bila V max 12 Volt lewat


Rudy Santoso Lukito/612011047maka arus yang mengalir adalah 12V/470ohm=25 mA yang cukup untuk menghidupkan

infrared secara efektif.

Cara kerja Untai di atas:

Cara kerja:

1. Mula – mula kapasitor kosong sehingga V di Thereshold dan Trigger =0 sehingga SR Flip Flop

akan masuk kondisi Set sehingga kaki 3 akan High sehingga kapasitor akan diiisi menuju Vcc


Rudy Santoso Lukito/612011047hingga sebesar 1/3Vcc yang terjadi Set dan Reset menjadi 0 namun SR Flip Flop masih

mempertahankan nilai kaki 3 High dan kapasitor tetap mengisi hingga 2/3Vcc sehingga SR Flip

Flop masuk kondisi Reset dan kaki 3 Low sehingga terjadi pengosongan kapasitor ketika kurang

dari 2/3 Vcc maka yang terjadi Set dan Reset=0 dan SR Filp Flop tetap mempertahankan kondisi

itu lalu ketika kurang dari 1/3Vcc yang terjadi adalah SR Flip Flop masuk kondisi Set. Dan

seterusnya kapasitor akan mengisi lagi hingga 2/3 Vcc dan setelah mencapainya akan

mengosongkan lagi hingga 1/3Vcc.

2. Ketika Kapasitor melakukan pengisian maka kaki 3High dan Q’ Low sehingga transistor Q1 dalam

kondisi Cutoff dan Infra red mati karena arus tidak mengalir ke ground sedangkan ketika terjadi

pengosongan kapasitor maka kaki 3Low dan Q’ High sehingga Transistor Q1 Saturasi berfungsi

sebagai saklar sehingga arus bisa mengalir ke ground dan infrared hidup.

3. Variabel resistor 100k yang nilainya diubah – ubah untuk membuat nilai duty cycle 0-100% yaitu

melalui lama pengisian dan pengosongan kapasitor.

4. Karena nilai frekuensi yang diinginkan sekitar kisaran 100Hz ke atas maka didapat

Ton=0,693R1C

Toff=o,693R2C

Ttotal=Ton+Toff=0,693C(R1+R2)=0,693*10nF*100k=6,93ms

Frekuensi=1/Ttotal=144.3Hz.

Output dari kaki 7 dan 8 tidak menghasilkan gelombang kotak namun seperti berikut:



Ini adalah gelombang yang dihasilkan ketika variable resistor 0% yaitu Resistor saat pengisian

kapasitor lebih lama dibanding Resistor pengosongan kapasitor sehingga terlihat ketika

pengisian maka yang terjadi kaki 3 HIGH dan kaki & kaki Q’ LOW sehingga transistor Q1 OFF

sehingga tidak tersambung ke Ground dan yang terjadi adalah beda tegangan antara kaki 8 dan

7 adalah mendekati 0 karena tidak ada arus yang mengalir. Sehingga dihasilkan gelombang

dengan bisa dibilang segitiga namun dilihat arus bisa mengalir selama waktu antara 30ms

hingga 50ms itu adalah waktu dimana saat pengosongan kapasitor lalu arus tidak mengalir di

waktu antara 50ms hingga 80ms adalah waktu dimana arus tidak mengalir yaitu saat dimana

pengisian kapasitor lebih lama.

Untuk gambar yang ini adalah saat variable resistor meunjuk ke angka 100% yaitu saat dimana

pengosongan kapasitor lebih lama dibanding pengisian kapasitor. Sehingga terlihat arus

mengalir dalam waktu sekitar 48-82ms dimana saat pengosongan kapasitor dan tidak mengalir

dalam waktu 82-94ms dimana saat pengisian kapasitor. Jadi kesimpulannya pengosongan lebih

lama sehingga terjadi gelombang seperti diatas yang akan disalurkan melalui intensitas cahaya

dari infra red.



Modul 2: Gambar Rangkaian dan Perancangan

Penjelasan:

Pada modul receiver ini photodiode yang digunakan untuk menangkap

cahaya inframerah berfungsi sebagai hambatan. Jika intensitas cahaya yang

diterima oleh photodiode redup, maka hambatan pada photodioda akan besar.

Jika cahaya yang diterima semakin terang, maka hambatan akan mengecil. Pada

modul receiver ini tegangan yang diterima melalui photodioda dari modul

transmitter tergantung oleh jarak antara inframerah pada modul transmitter dan

photodioda pada modul receiver, sehingga diperlukan op-amp LM324 sebagai

komparator untuk memberikan tegangan AC 12v dan 0v pada lampu sehingga

gelombang yang dihasilkan benar – benar gelombang kotak dengan duty cycle

yang bisa berubah ubah. Jadi terang redup nya lampu tidak lagi bergantung pada

jarak, namun bergantung pada duty cycle gelombang kotak yang dihasilkan


Rudy Santoso Lukito/612011047sehingga ketika jarak berubah lampu yang redup tetap redup dan lampu yang

terang tetap terang namun ada batas maksimal jarak yang bisa dijangkau.

Pada kondisi biasa hambatan photodiode bernilai 100K dan disini kita

menggunakan hambatan R1 sebesar 100K, sehingga tegangan di kaki komparator

+ dicari menggunakan divider tegangan didapatkan hasil V+ = 6V atau setengah

dari Vi. Tegangan di V+ ini bisa menentukan jarak antara modul receiver dengan

transmitter karena jika jarak antara modul receiver dengan transmitter semakin

jauh maka amplitude tegangan yang diterima semakin kecil yang menyebabkan

V+ semakin kecil juga. Maka dari itu nilai hambatan R1 yang terlalu kecil

menyebabkan tegangan awal V+ kecil, maka dari itu jika jarak modul transmitter

dan receiver kita jauhkan sedikit nilai amplitude tegangan sudah mencapai nol.

Pada kaki V- ini hanya digunakan sebagai V referensi dan karena di

tempat yang berbeda memiliki intensitas cahaya yang berbeda maka kita

mengunakkan potensio 10k untuk mengatur Vref, agar sensitifitas dari

photodiode bias kita atur. Untuk potentiometer ini kita gunakan nilai yang

terserah karena hanya berfungsi sebagai pengatur tegangan saja.

Pada driver lmapu kita gunakan Transistor TIP 31 karena dia kuat

mengalirkan arus hingga 3A dan lebih kuat harganya pun tidak terlalu mahal.

Disini transistor kita gunakan sebagai saklar jadi transistor hanya bekerja pada

kondisi cutoff dan saturasi saja.

Disini bila keluaran maksimal opamp sekitar 11 Volt maka arus IB akan

berkisar sekitar 8mA sehingga kondisi transistor akan bekerja di kondisi saturasi

hingga seterusnya keluaran opamp ketika hanya mengeluarkan level tegangan

yang kecil maka kondisi transistor akan cutoff.



C. Hasil Pengujian dan Analisis

Dari hasil pengujian yang kami lakukan didapat jarak maksimal yang dapat ditempuh oleh rangkaian kami adalah sekitar 3meter.

Output Opamp di modul receiver saat duty cycle 50%

Output Opamp di modul receiver saat duty cycle 0%



Output Opamp di modul receiver saat duty cycle 100%Terlihat saat output 100% output maksimum adalah 10volt karena opamp yang Vcc nya hanya

12 volt hanya mampu mengeluarkan output sekitar 10volt. Duty cycle nya berbeda – beda

namun frekuensinya tetap sama.

Terlihat lebar pulsa adalah 4,5 kotak dengan tiap kotak adalah 2ms sehingga 1 gelombang kotak

mempunyai periode:

T=2*4,5=9ms

f=1/T=1/9ms=111,11 Hz hal ini hampir sama dengan frekuensi dari rancangan kami yang

berfrekuensi sekitar 140Hz dan amplitude dari gelombang kotak hanya 10volt karena opamp

hanya bisa mengeluarkan output maksimum sekitar 10volt bila diberi Vcc 12 volt.

Output dari timer 555 kaki 7 dan 8 saat lampu nyala terang.

Output dari timer 555 kaki 7 dan 8Saat lampu nyala redup



Garis ground adalah diatas sendiri

Garis Ground saat pengukuran Vce

Ini adalah Vce pada transistor saat lampu tidak nyala/mati.Vce =12V, namun arus yang lewat 0A sehingga P(daya ) pada transistor=0Watt.

Ini adalah Vce pada transistor saat lampu nyala setengah terangVce =6V-12 V dengan duty cycle 50% sehinga Vrata-rata=9V, namun arus yang lewat 17mA sehingga P(daya ) pada transistor=0,153Watt.



Ini adalah Vce pada transistor saat lampu nyala terangVce =0V, namun arus yang lewat 56mA sehingga P(daya ) pada transistor=0Watt.

Jadi transistor ini sebagai driver lampu sudah cukup baik karena saat nyala terang dan mati

dayanya mendekati 0 watt sedangkan saat nyala redup ada daya yang cukup besar yang

sebenarnya kurang baik untuk sebuah saklar.

Tapi untuk keseluruhan rangkaian kami bekerja dengan baik karena jarak maksimal yang dapat

kami tempuh sekitar 3 meter an sehingga bisa dibilang sangat sensitive dan cukup bagus untuk

sebagai remote. Namun yang masih menjadi kendala adalah adanya sedikit daya pada rangkaian

driver lampu saat nyala redup.

Untuk hasil rancangan danhasil pengujian sudah cukup/ hamper sama sehingga bisa dikatakan

cukup baik. Gelombang kotak yang dihasilkan pun mempunyai frekuensi yang hampir sama dan

duty cyclenya dapat berubah – ubah dari 0% samapai 100% dan frekuensinya tetap/tidak

berubah ketika duty cyclenya berubah - ubah.

Nilai tegangan puncak dari gelombang kotak keluaran op amp tidak bisa maksimum 12 volt

karenga opmap khusunya LM324 bila diberi Vcc maka Vmax keluarannya hanya bisa 10Volt.



D. Kesimpulan

1. Rangkaian modul 1 yaitu IC timer 555 bisa berfungsi dengan baik sebagai pengirim sinyal

dengan duty cycle yang berbeda – beda tapi dengan frekuensi yang selalu tetap.

2. Infra red sebagai pengirim sinyal dapat bekerja dengan baik.

3. Fotodioda kami sebagai penerima sinyal dapat bekerja dengan baik sehingga jarak yang bias

kami tempuh bisa sangat jauh yaitu sekitar 3 meter.

4. Sinyal yang diterima fotodioda dimasukkan ke untai komparator dengan LM 324 agar sinyal

kotak yang dihasilkan benar – benar kotak.

5. Keluaran dari opamp dapat untuk menghidupkan lampu 12 Volt dengan menggunakan

driver lampu karena arus keluaran opamp tidak cukup untuk menghidupkan lampu maka

dari itu perlu digunakan driver lampu.

6. Driver lampu yang kami gunakan yaitu TIP31 yang difungsikan sebagai saklar yaitu hanya

bekerja pada kondisi Saturasi.

7. Daya pada driver lampu yaitu Vce transistor sangat kecil mendekati 0 yaitu mendekati saklar

ideal yang sebisa mungkin berdaya 0 watt.

LAPORAN TUGAS RANCANG PRAKTIKUM II.docx

Documents

Transcript of LAPORAN TUGAS RANCANG PRAKTIKUM II.docx