Penguat Inverting dan Non-inverting

Baca selengkapnya »

Tujuan

Mengamati cara kerja dan fungsi rangkaian penguat.

Dasar Teori

Penguat operasional atau yang dikenal sebagai Op-Amp merupakan suatu rangkaian terintegrasi atau IC yang memiliki fungsi sebagai penguat sinyal, dengan beberapa konfigurasi. Secara ideal Op-Amp memiliki impedansi masukan dan penguatan yang tak berhingga serta impedansi keluaran sama dengan nol. Dalam prakteknya, Op-Amp memiliki impedansi masukan dan penguatan yang besar serta impedansi keluaran yang kecil. Op-amp memiliki simbol seperti yang terlihat pada gambar (1). 

 

Gambar 1

Simbol Op-Amp

Secara garis besar, terdapat 4 pin utama dari Op-Amp, yaitu masukan inverting (tanda minus), masukan noninverting (tanda plus), masukan tegangan positif, masukan tegangan negatif dan pin keluaran. Di samping pin tersebut terdapat satu pin untuk adjustment. Beberapa penerapan Op-Amp diantaranya adalah:

Penguat Inverting

Rangkaian untuk penguat inverting adalah seperti yang ditunjukkan gambar (2).

Gambar 2

Rangkaian Penguat Inverting

Penguat ini memiliki ciri khusus yaitu sinyal keluaran memiliki beda fasa sebesar 180^o. Pada rangkaian penguat yang ideal memiliki syarat bahwa tegangan masukan sama dengan 0 dan impedansi masukan tak terhingga. Sehingga dari rangkaian tersebut dapat diperoleh rumus penguat adalah sebagai berikut :

dimana i_- = 0, maka

               

Substitusi persamaan (2) dan (3) ke persamaan (1) sehingga diperoleh

 

Tanda (-) negatif menunjukkan terjadi pembalikan pada keluarannya atau memiliki beda fasa sebesar 180⁰ dengan masukannya.

Penguat Non-inverting,

Rangkaian untuk penguat non-inverting adalah seperti yang ditunjukkan gambar (3).

Gambar 3

Rangkaian Penguat Non-Inverting

Penguat tersebut dinamakan penguat non-inverting karena masukan dari penguat tersebut adalah masukan non-inverting dari Op Amp. Tidak seperti penguat inverting, sinyal keluaran penguat jenis ini sefasa dengan sinyal masukannya. Seperti pada rangkaian penguat inverting syarat ideal sebuah penguat adalah tegangan masukan sama dengan 0 dan impedansi masukan tak terhingga. sehingga dari rangkaian tersebut dapat diperoleh rumus penguat adalah sebagai berikut :                                    

Substitusi persamaan (5) dan (6) ke persamaan (1) sehingga diperoleh 

Rangkaian penguat inverting maupun non-inverting biasanya menggunakan IC Op-Amp 741. Dengan memahami prinsip kerja dari rangkaian ini, maka rangkaian pengembangan dari rangakaian Op-Amp ini seperti rangkaian ADC (Analog to Digital Converter), DAC (Digital to Analog Converter), Summing (penjumlahan) dan yang lainnya juga dapat dipahami. Berikut datasheet dari IC 741:

Gambar 4

IC 741

Komponen dan Peralatan

Operational Amplifier Apparatus (1 Buah)

Osiloskop (1 Buah)

Audio generator (1 Buah)

Resistor (100 Ω dan 220 Ω) (@1 Buah)

Probe Osiloskop (2 Buah)

Kabel (Secukupnya)

Prosedur Percobaan

Rangkaian Inverting

1. Rangkai alat seperti pada gambar (2).
2. On-kan osiloskop dan lakukan kalibrasi pada osiloskop.
3. Hubungkan tegangan input (V_in) pada masukan inverting dan masukan non-inverting di-ground-kan.
4. Gunakan resistor 100 Ω sebagai R_in dan resistor 220 Ω sebagai R_f  pada op-amp apparatus.
5. Masukkan probe osiloskop dari channel 1 sebagai input dan probe channel 2 sebagai output pada op-amp apparatus.
6. On-kan op-amp apparatus dan audio generator, kemudian atur frekuensi pada audio generator hingga diperoleh gelombang keluaran pada channel 2 osiloskop.
7. Amati keluaran yang terjadi, catat tegangan dari channel 1 dan channel 2, kemudian cari faktor penguatannya dan V_out dengan menggunakan persamaan (4)

Rangkaian Non-Inverting

1. Rangkai alat seperti pada gambar (3).
2. On-kan osiloskop dan lakukan kalibrasi pada osiloskop.
3. Hubungkan tegangan input (V_in) pada masukan non-inverting dan masukan inverting di-ground-kan.
4. Gunakan resistor 100 Ω sebagai R_in dan resistor 220 Ω sebagai R_f  pada op-amp apparatus.
5. Masukkan probe osiloskop dari channel 1 sebagai input dan probe channel 2 sebagai output pada op-amp apparatus.
6. On-kan op-amp apparatus dan audio generator, kemudian atur frekuensi pada audio generator hingga diperoleh gelombang keluaran pada channel 2 osiloskop.
7. Amati keluaran yang terjadi, catat tegangan dari channel 1 dan channel 2, kemudian cari faktor penguatannya dan V_out dengan menggunakan persamaan (8)

Data Hasil Pengamatan

Rangkaian Inverting

R_in = 100 Ω

R_f = 220 Ω

Gambar 7

Sinyal Masukan dan Sinyal Keluaran pada Rangkaian Inverting      

Tabel 1

Tabel Vpp dan Volt/Div pada Rangkaian Inverting

	Vpp (Div)	Volt/Div
Channel 1	2	1
Channel 2	4,4	1

Rangkaian Non-Inverting

R_in = 100 Ω

R_f = 220 Ω

Gambar 8

Sinyal Masukan dan Sinyal Keluaran pada Rangkaian Non-Inverting

Tabel 2

Tabel Vpp dan Volt/Div pada Rangkaian Non-Inverting

	Vpp (Div)	Volt/Div
Channel 1	1,4	1
Channel 2	4,4	1

Pengolahan Data

Rangkaian Inverting

Tegangan pada channel 1 (V_in)

Tegangan pada channel 2 (V_out)

Dari persamaan (4), dapat dihitung tegangan keluaran yang dihasilkan adalah sebesar

 

Dengan faktor penguatannya

Rangkaian Non-Inverting

Tegangan pada channel 1 (V_in)

Tegangan pada channel 2 (V_out)

Dari persamaan (4), dapat dihitung tegangan keluaran yang dihasilkan adalah sebesar

 

Dengan faktor penguatannya

 

Analisis Data

Rangkaian inverting akan menguatkan sinyal masukan dan sinyal keluarannya akan memiliki fasa yang berbeda 180⁰ dengan sinyal masukannya. Hal ini dapat dilihat pada gambar (7). Besar penguatannya adalah 2,2 kali. Oleh karena itu, jika diberi tegangan masukan sebesar 2 volt akan dihasilkan tegangan keluaran sebesar 4,4 volt. Hasil tegangan keluaran yang diperoleh melalui osiloskop maupun perhitungan menggunakan rumus penguatan menunjukkan hasil yang sama.

Rangkaian non-inverting akan menguatkan sinyal masukan dan sinyal keluarannya akan memiliki fasa yang sama dengan sinyal masukannya. Hal ini dapat dilihat pada gambar (8). Besar penguatannya adalah 3,2 kali. Oleh karena itu, jika diberi tegangan masukan sebesar 1,4 volt akan dihasilkan tegangan keluaran sebesar 4,4 volt. Hasil tegangan keluaran yang diperoleh melalui osiloskop maupun perhitungan menggunakan rumus penguatan memiliki perbedaan nilai. Nilai tegangan berdasarkan perhitungan adalah sebesar 4,48 volt. Hal ini disebabkan karena kurangnya ketelitian pada osiloskop yang digunakan.

Kesimpulan dan Saran

Kesimpulan

Rangkaian penguat baik inverting maupun non-inverting dapat digunakan untuk menguatkan sinyal masukan.

Saran

Sebelum melakukan percobaan ini sebaiknya praktikan:

1. memahami konsep tentang penguat operational,
2. melakukan kalibrasi pada osiloskop sebelum digunakan,
3. memahami kondisi alat dan komponen yang digunakan.

Daftar Pustaka

Ilmu. Teori Dasar Penguat Operational. [Online]. Tersedia :http://www.ilmu.8k.com/pengetahuan/opamp.html. [17 Desember 2011].

Trensains. Operational Amplifier. [Online]. Tersedia :http://trensains.com/op_amp.html . [17Desember 2011].

Penguat Inverting dan Non-inverting

Posted by : Unknown on : Selasa, 15 Desember 2015 With 0 komentar

Membuat Pintu Otomatis Sederhana

Baca selengkapnya »

Kalau kita melihat di mal-mal / pusat perbelanjaan besar seringkali kita lihat pintu kaca terbuka / tertutup secara otomatis sewaktu ada orang yang hendak masuk. bagi sebagaian orang hal tersebut dianggap Cukup Mutakhir dan mereka tidak mungkin bisa menirunya. Anda bisa mencoba mempraktikkanya tanpa harus ada bacground elektro / listrik. dengan modal Pantang menyerah dan ketekunan anda pasti bisa melakukannya.
Melalui artikel ini saya membahas tentang pembuatan pintu otomatis!

Gambar rangkaian Pintu Otomatis



Komponen-komponen yang diperlukan:
- Sensor detektor kedekatan (proximity Sensor)
- Relay 24 Volt DC
- Adaptor 24 Volt
- Motor AC / DC tergantung kebutuhan (Untuk Penggerak Pintu yang mekanisnya anda dapat mengaturnya sendiri agar dapat mendorong Pintu)

Cara Kerjanya adalah Sewaktu sensor mendeteksi sebuah object dengan kedekatan tertentu Sensor akan mengeluarkan Sinyal untuk menggerakkan Relay. dan relay berfungsi sebagai Switch atau sakelar yang akan menggerakkan motor pendorong pintu. apabila object sudah tidak terdeteksi lagi maka otomatis switch akan menutup kembali sehingga pintu dapat tertutup kembali.

Membuat Pintu Otomatis Sederhana

Posted by : Unknown on : Senin, 14 Desember 2015 With 0 komentar

BEPESTIF (Beton Pencegah Erosi Sebagai Energi Alternatif)

Baca selengkapnya »

1.   PENDAHULUAN

            Pada bagian ini dijelaskan secara spesifik mengenai (1) latar belakang pemilihan judul dan (2) fokus pembahasan. Kedua hal tersebut dijelaskan melalui sub-subbab berikut ini.

1.1.  Latar Belakang

Arus merupakan pergerakan yang disebabkan perpindahan masa air dari suatu tempat ke tempat lain. Gerakan arus perairan dibangkitkan terutama oleh angin yang berhembus dan topografi muka air laut. Arus laut yang disebabkan karena tiupan angin merupakan arus permukaan yang disebut drift. Hasil penelitian Widyastuti et al. (2010) menunjukan bahwa arus yang bergerak dari Benua Asia menuju Benua Australiadisebabkan oleh pengaruh angin muson barat, sedangkan arus yang bergerak dari Benua Australia menuju Benua Asia dipengaruhi angin muson timur. Arus yang terjadi karena perbedaan topografi muka air laut, contohnya arus kompensasi atau arus balik atau arus sungsang yang terdapat di daerah ekuator. Faktor-faktor lainnya yang menyebabkan terjadinya arus adalah perbedaan temperatur, salinitas, kepadatan air, gelombang pasang-surut dan bentuk pantai. Perbedaan temperatur menyebabkan perbedaan kepadatan air sekaligus perbedaan salinitas. Air yang lebih padat dan bersalinitas tinggi akan turun dan mengalir ke bagian bawah disebut arus bawah, sedangkan air yang kurang padat dan bersalinitas rendah akan bergerak di bagian bawah permukaan sebagai arus permukaan. Proses penaikan massa air karena salinitas rendah atau suhu yang tinggi akan membawa nutrien ke permukaan perairan sehingga tingkat kesuburan meningkat.

Abrasi atau erosi air laut adalah perusakan atau pengikisan pantai akibat terpaan gelombang laut yang terjadi terus menerus terhadap dinding pantai. Tinggi rendahnya erosi akibat air laut dipengaruhi oleh besar kecilnya gelombang laut yang menerpa dinding pantai. Bentang alam yang dihasilkan dari erosi air laut antara lain, cliff (tebing terjal), notch (takik), gua di pantai, danwave cut platform (pegunungan yang terpotong gelombang), tanjung, dan teluk.Pada awalnya gelombang yang menerpa batuan di pantai membuat batuan tersebut retak. Retakan yang semakin besar dan membentuk notch, dan semakin dalam membantuk gua pantai. Akibat diterjang geombang terus – menerus, atap gua runtuh dan membentuk cliff danwave cut platform. Danpak erosi pada pantai adalah akan mengubah garis pantai dan polutan beserta endapan dari erosi yang terbawa air akan menumpuk pada suatu tempat.

            Gelombang laut secara ideal dapat dipandang berbentuk gelombang yang memiliki ketinggian puncak maksimum dan lembah minimum. Pada selang waktu tertentu, ketinggian puncak yang dicapai serangkaian gelombang laut berbeda-beda, bahkan ketinggian puncak ini berbeda-beda untuk lokasi yang sama jika diukur pada hari yang berbeda. Bila waktu yang diperlukan untuk terjadi sebuah gelombang laut dihitung dari data jumlah gelombang laut yang teramati pada sebuah selang tertentu, maka dapat diketahui potensi energi gelombang laut di titik lokasi tersebut. Potensi energi gelombang laut pada satu titik pengamatan dalam satuan kw per meter berbanding lurus dengan setengah dari kuadrat ketinggian signifikan dikali waktu yang diperlukan untuk terjadi sebuah gelombang laut. Dari data tersebut, diketahui bahwa pantai barat Pulau Sumatera bagian selatan dan pantai selatan Pulau Jawa bagian barat berpotensi memiliki energi gelombang laut sekitar 40kw/m. Prinsip kerja yang mengkonversi energi gelombang laut menjadi energi listrik adalah mengakumulasi energi gelombang laut untuk memutar turbin generator. Karena itu sangat penting memilih lokasi yang secara topografi memungkinkan akumulasi energi.

          Indonesia merupakan negara kepulauan yang sebagian besar wilayanya adalah lautan. Dengan lautan yang luas Indonesia mempunyai potensi arus pada permukaan air laut yang bagus untuk dimanfatkan sebagai enrgi terbarukan. Pola arus pada  permukaan samudera dimodifikasi oleh faktor-faktor fisik dan berbagai variabel seperti friksi, gravitasi, gerak rotasi Bumi, konfigurasi benua, topografi dasar laut, dan angin lokal. Interaksi berbagai variabel itu menghasilkan arus permukaan air laut yang rumit. Gelombang yang datang menuju pantai membawa massa air dan momentum, searah penjalaran gelombangnya. Hal ini menyebabkan terjadinya arus di sekitar kawasan pantai.

Untuk mengatasi hal tersebutdapat dilakukan beberapa hal seperti penanaman pohon mangrove sebagai pemecah gelombang untuk mencegah abrasi dan erosi pada bibir pantai. Pemukiman masyarakat dapat direlokasi untuk menghindari ancaman pengikisan air laut. Namun kedua solusi tersebut tidak efisien karena akan menimbulkan masalah lain. Dibutuhkan alternatif solusi yang dapat dimanfaatkan secara praktis dan efektif, salah satunya adalah BEPESTIF (Beton Pencegah Erosi Sebagai Energi Alternatif )  yang dijelaskan lebih lanjut pada bagian pembahasan.

1.2.  Fokus Pembahasan

Berdasarkan latar belakang yang telah dikemukakan pada sub bab sebelumnya, berikut ini dipaparkan secara rinci beberapa hal yang menjadi fokus pembahasan dalam makalah.

1)      Konsep dasar pemanfaatan gelombang air laut menggunakan turbin dan eferk seeback untuk BEPESTIF (Beton Pencegah Erosi Sebagai Energi Alternatif ) 

2)      Prinsip kerja dari BEPESTIF (Beton Pencegah Erosi Sebagai Energi Alternatif ) 

3)      Kelemahan serta kelebihan dari BEPESTIF (Beton Pencegah Erosi Sebagai Energi Alternatif ) 

2. BAHASAN

Berdasarkan pendahuluan yang telah dijelaskan pada sub bagian sebelumnya, berikut adalah paparan secara rinci mengenai informasi yang disajikan pada bab ini meliputi : (1) Konsep dasar pemanfaatan gelombang air laut menggunakan turbin dan eferk seeback untuk BEPESTIF (Beton Pencegah Erosi Sebagai Energi Alternatif ), (2) Prinsip kerja dari BEPESTIF (Beton Pencegah Erosi Sebagai Energi Alternatif ), dan (3) Kelemahan serta kelebihan dari BEPESTIF (Beton Pencegah Erosi Sebagai Energi Alternatif ). Empat informasi tersebut dijabarkan secara rinci melalui sub-sub bagian berikut.

2.1  Konsep Dasar Pemanfaatan Gelombang Air Laut Menggunakan Turbin dan Efek Seeback

Konsep yang akan diterapkan pada BEPESTIF (Beton Pencegah Erosi Sebagai Energi Alternatif  menggunakan  prinsip kerja termoelektrik dan turbin. Termoelektrikdan turbin digunakan untuk memanfaatkan gelombang laut sebagai energi terbarukan. Pada dasarnya prinsip kerja teknologi yang mengkonversi energi gelombang laut menjadi energi listrik adalah mengakumulasi energi gelombang laut untuk memutar turbin generator. Gelombang air lautyang berupa energi kinetikakan memutar turbin. TurbinCrossflow berputar akan dikonversikan menjadi besaran listrik. Karena itu, sangat penting memilih lokasi yang secara topografi mempunyai potensi energy yang besar.

Prinsip kerja termoelektrikberdasarkan Efek Seebeck,  yaitu “jika 2 buah logam yang berbeda disambungkan salah satu ujunganya, kemudian diberikan suhu yang berbeda pada sambungan, maka terjadi perbedaan tegangan pada ujung yang satu dengan ujung yang lain”. Teknologi termoelektrik bekerja dengan mengonversi perbedaan suhu  menjadi besaran listrik secara langsung (generator termoelektrik).

BEPESTIF (Beton Pencegah Erosi Sebagai Energi Alternatif )terdiri dari dua bagian utama. Bagian pertama adalah beton pemecah gelombang yang ditempatkan pada bibir pantai yang berpotensi terjadi erosi. Beton akan dilengkapi dengan bahan thermoelektrik sebagai sumber energy yang pertama. Thermoelektrik akan membandingkan suhu antara permukaan dan didasar laut. Bagian yang kedua berupa turbin yang akan menghasilkan besaran listrik ketika mendapat hantaman gelombang air laut. TurbinCrossflow akan dipasang dibagian tengah beton pemecah gelombang dengan posisi turbin inlet horizontal

Gambar. Turbin crossflow dengan posisi inlet horizontal

2.2  Prinsip kerja dari BEPESTIF (Beton Pencegah Erosi Sebagai Energi Alternatif ) 

Prinsip kerja dari BEPESTIF (Beton Pencegah Erosi Sebagai Energi Alternatif ) adalah memanfaatkan dua sumber energi alternative yaitu thermoelektrik yang membandingkan suhu pada permukaan dan didasar laut, dan memanfaatkan energi kinetic gelombang air laut  untuk menggerakkan turbin yang nantinya akan menghasilkan energy listrik. Thermoelektrik yang dipasang pada dinding beton pemecah gelombang mempunyai karakteristik dapat menghasilkan besaran listrik apabila kedua ujungnya mempunyai perbedaan suhu. Semakin besar perbedaan suhu maka akan semakin besar pula energi listrik yang dihasilkan. Energi listrik yang dihasilkan akan dikombinasikan dengan energi listrik yang dihasilkan oleh turbin crossflow yang digerakkan oleh energi kinetic gelombang air laut. Sehingga energi kinetic yang pada awalnya bersifat erosif akan diubah menjadi energi yang bermanfaat bagi manusia

2.3  Kelemahan serta kelebihan dari BEPESTIF (Beton Pencegah Erosi Sebagai Energi Alternatif ) 

Pada sub bagian ini akan dijelaskan secara rinci mengenai kekurangan dan kelebihan BEPESTIF (Beton Pencegah Erosi Sebagai Energi Alternatif )

2.3.1 Kekurangan  :

Pemasangan alat pengkonversi yang sulit diterapkan di Indonesia. Terdapat banyak alasan mengapa konsep ini sulit diterapkan di Indonesia salah satunya adalah energy yang dihasilkan gelombang air laut tidak stabil yang disebabkan oleh angin  sehingga energy listrik yang dihasilkan tidak  konstan. Suhu yang terdapat pada air laut  tidak stabil karena  terdapat beberapa faktor yang mempengaruhinya antara lain yaitu Letak ketinggian dari permukaan laut dan kedalaman, Intensitas cahaya matahari, Presipitasi dan evaporasi, dan Kecepatan angin dan sirkulasi udara.

2.3.2 Kelebihan      :

Sebagai sumberenergi alternatif, BEPESTIF (Beton Pencegah Erosi Sebagai Energi Alternatif ) adalah solusi bagi menipisnya sumber energi fosil. Alat ini selain difungsikan sebagai sumber energi juga ramah lingkungan. Proses kerja dari BEPESTIF (Beton Pencegah Erosi Sebagai Energi Alternatif )  tidak menimbulkan limbah kelingkungan. Selain itu dampak erosi pada bibir pantai dapat diminimalisir dengan adanya BEPESTIF (Beton Pencegah Erosi Sebagai Energi Alternatif )

3. PENUTUP

Pada bagian ini dijelaskan secara spesifik mengenai simpulan dari pembahasan sebelumnya. Simpulan dijelaskan melalui bahasan berikut ini.

3.1  Simpulan

BEPESTIF (Beton Pencegah Erosi Sebagai Energi Alternatif ) merupakan suatu alat pembangkit dan pengkonversi energi ke energi listrik. Energi yang dimanfaatkan dalam prosesnya adalah energi kinetik gelombang air laut yang dikonversi menggunakan turbin crossflow dan energi suhu yang dikonversi melalui material thermoelektrik. Thermoelektrik yang dipasang pada dinding beton pemecah gelombang mempunyai karakteristik dapat menghasilkan besaran listrik apabila kedua ujungnya mempunyai perbedaan suhu. Semakin besar perbedaan suhu maka akan semakin besar pula energi listrik yang dihasilkan. Energi listrik yang dihasilkan akan dikombinasikan dengan energi listrik yang dihasilkan oleh turbin crossflow yang digerakkan oleh energi kinetic gelombang air laut.

Kekurangan dari BEPESTIF (Beton Pencegah Erosi Sebagai Energi Alternatif ) pemasangan alat pengkonversi yang sulit diterapkan di Indonesia. Terdapat banyak alasan mengapa konsep ini sulit diterapkan di Indonesia salah satunya adalah parameter sumber energi yang tidak konstan. Sedangkan  kelebihannya adalah sebagai sumber energi alternatif, BEPESTIF (Beton Pencegah Erosi Sebagai Energi Alternatif ) adalah solusi bagi menipisnya sumber energi fosil. Alat ini selain difungsikan sebagai sumber energi juga ramah lingkungan.

Daftar Rujukan

Astuti. 2012. Arus dan Gelombang. (online), https://astutipage.wordpress.com/2012/10/26/arus-dan-gelombang/ , diakses pada tanggal 6 desember 2015 pada pukul 14.07 wib

Sapa. 2015. Pengertian Jenis dan Dampak Erosi. (online),

http://sapakabar.blogspot.co.id/2015/03/pengertian-jenis-dan-dampak-erosi.html, diakses pada tanggal 6 desember 2015 pada pukul 14.20 wib

Dewan Kelautan Indonesia. 2015. http://www.dekin.kkp.go.id, diakses pada tanggal 6 desember 2015 pada pukul  14.46 wib

BEPESTIF (Beton Pencegah Erosi Sebagai Energi Alternatif)

Posted by : Unknown on : With 0 komentar