Voltage Summing


VOLTAGE SUMMING





1. Tujuan [Daftar] 

  • Mengetahui dan memahami aplikasi dari Voltage summing dalam rangkaian listrik

  • Mampu mengaplikasikan dan membuat rangkaian berkaitan dengan materi Voltage summing

  • Memenuhi penugasan Elektronika yang diberi oleh Bapak Darwison, M.T


2. Alat dan Bahan [Daftar]


A. Alat

1.  Osiloskop


    Osiloskop adalah komponen elektronika yang mempunyai kemampuan menyimpan electron-elektron selama waktu yang tidak tertentu. Osiloskop dilengkapi dengan tabung sinar katode. Peranti pemancar elektron memproyeksikan sorotan elektron ke layar tabung sinar katode.

    Spesifikasi:

    Pinout:

        Keterangan:

2. Multimeter

    Multimeter adalah suatu alat ukur listrik yang digunakan untuk mengukur tiga jenis besaran listrik yaitu arus listrik, tegangan listrik, dan hambatan listrik. Multimeter ada dau jenis yaitu analog dan digital.


Cara Menggunakan Multimeter :

    1. Perhatikan terlebih dahulu jarum penunjuk yang memperlihatkan skala pengukuran.
    2. Perhatikan pula pengaturan knob atau saklar yang digunakan untuk mengatur fungsi Ampere, Voltage, ataupun Ohm. Lalu lakukan setting juga pada skala x1, x10 atau yang lainnya. Pastikan knob pada posisi Off saat sudah tidak digunakan lagi.
    3. Tentukan lubang untuk memasukkan kabel jack sesuai dengan fungsi yang diinginkan. Terdapat dua lubang yaitu (+) dan (–) yang nantinya menunjukkan polaritas dari tegangan atau probe.
    4. Cek kembali apakah baterai telah terpasang dengan baik. Pastikan kondisi baterai tersebut masih bagus dan berkualitas.

          Spesifikasi :

 

           Pin out :

                          


      3. DC Generator

Generator arus searah (DC) adalah mesin berputar yang memasok output listrik dengan tegangan dan arus searah . Prinsip dasar operasinya sama dengan generator sinkron.





4. Sine Generator

Sebuah mesin yang mengubah energi mekanik menjadi energi listrik dikenal sebagai generator AC. Energi mekanik disuplai ke Generator AC melalui turbin uap, turbin gas, dan mesin pembakaran. Daya listrik bolak-balik berupa tegangan dan arus bolak-balik merupakan keluarannya.

 

B. Bahan

1 Resistor

    Resistor atau disebut juga dengan Hambatan adalah komponen elektronika pasif yang berfungsi untuk menghambat dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian elektronika. Satuan nilai Resistor atau Hambatan adalah Ohm. Spesifikasi dari resistor adalah resistansinya dan daya listrik yang dapat dihantarkan. Karakteristik lain termasuk koefisien suhu, derau listrik (noise), dan induktansi. Resistor dapat diintegrasikan kedalam sirkuit hibrida dan papan sirkuit cetak, bahkan sirkuit terpadu. 




Spesifikasi


2. Op-Amp 741



Spesifikasi



Konfigurasi PIN 741


3) Ground

    Dalam sistem elektronika ground berarti sebuah titik referensi umum atau tegangan potensial sama dengan “tegangan nol”. Ground bersifat relatif, karena dapat memilih titik dimana saja dalam sirkuit untuk dijadikan ground untuk mereferensi semua tegangan dalam rangkaian. Sistem grounding pada peralatan kelistrikan dan elektronika adalah untuk memberikan perlindungan pada seluruh sistem. Simbol grounding pada elektronika dasar maupun pada sistem kelistrikan digambarkan pada gambar dibawah. Simbol ini diperlukan saat membuat gambar rangkaian elektrik ataupun rangkaian elektronik. Berikut ini adalah beberapa simbol yang menjelaskan arti grounding pada gambar teknik. 





3. Dasar Teori [Daftar]

A. VOLTAGE SUMMING

             1) Summing amplifier (Penguat Penjumlah) atau Inverting Adder Amplifier

        Rangkaian Voltage Summing/Summing Amplifier adalah rangkaian elektronika yang berfungsi untuk menjumlahkan dua buah atau lebih tegangan listrik. Rangkaian ini dibuat menggunakan IC Operational Amplifier.. Gambar 15.8 menunjukkan hubungan dengan keluaran menjadi penjumlahan dari ketiga masukan tersebut, masing-masing dikalikan dengan keuntungan yang berbeda. Tegangan keluarannya adalah



Vo  = -[(Rf/R1) V1 + (Rf/R2) V2 + ... (Rf/Rn) Vn]
    = - Rf (V1/R1 + V2/R2 + ... Vn/Rn)


(RF = R1 = R2 = R3 = ... Rn)
Vo = - (V1 + V2 + ... Vn)

Rangkaian summing dapat berupa non-inverting atau inverting. Tipe inverting lebih mudah dalam perencanaan dan pembuatan daripada non-inverting. Bila output yang diinginkan terbalik, maka sebuah inverting voltage follower (pengikut tegangan membalik) dapat digunakan setelah penguat penjumlah (summing Amplifier)

Tegangan output pada penguat penjumlah pembalik akan terbalik dan sama dengan jumlah aljabar pada masing-masing selisih waktu tegangan input dan tiap resistor input maupun resistor feedback, dapat diekspresikan:

atau

Keterangan:

n = jumlah input

Bila semua nilai resistor luar sama, maka untuk semua resistor yang terpasang:

Tegangan output akan diperoleh dari penjumlahan aljabaar tegangan input dengan tanda terbalik, diekspresikan dengan:

Arus yang mengalir pada resistor feedback (Rf) merupakan penjumlahan dari arus yang mengalir pada seluruh tahanan input. Penguat penjumlah harus mempunyai resistor feedback (Rf) yang lebih besar dari resistor inputnya.

Skala penjumlahan akan dibedakan oleh nilai resistor inputnya, sehingga tegangan input akan diperkuat daripada lainnya.


2) Voltage Subtraction/ Difference Amplifier 2 input sinyal

        Difference Amplifier atau substacting Amplifier adalah pembanding tegangan dengan mode close loop.





Tanda minus pertama dalam rumus sebagai indikator bahwa polaritas output sama pada komparator. Bila tegangan pada input inverting lebih positif daripada tegangan pada input non inverting tegangan output akan menjadi (-), keadaan akan terjadi sebaliknya jika tegangan inverting lebih kecil dari tegangan non inverting.

Penguat Differensiator / Differensial mempunyai kemungkinan untuk berubah, perbedaan tegangan yang kecil menjadi signal tegangan yang lebih besar. Dengan impedansi input sangat rendah dan rangkaian tipe ini dapat diisolasi (di buffer / disangga) dengan penguat pengikut tegangan (voltage follower).


3) Voltage Subtraction/ Difference Amplifier

        Difference Amplifier atau substacting Amplifier adalah pembanding tegangan dengan mode close loop.


B. Resistor


Resistor adalah komponen Elektronika Pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika.




Cara menghitung nilai resistor:

Tabel warna


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%.

Spesifikasi


C. Op-Amp 741

      Op-Amp adalah salah satu dari 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. Dalam bahasa Indonesia, Op-Amp atau Operational Amplifier sering disebut juga dengan Penguat Operasional.


 

  

 






Konfigurasi Pin 741 

 


Spesifikasi:


3.1. Example [Daftar]


1. Hitung tegangan keluaran untuk rangkaian dibawah ini. Dengan inputan V1 = 50 mV sin(1000t) dan V2 = 10 mV sin(3000t)
Solusi

Tegangan keluaran yang dihasilkan dapat dinyatakan sebagai


 2. Tentukan output untuk rangkaian Gambar 15.10 dengan komponen Rf 1 MΩ, R1 100 kΩ, R2 50 kΩ, dan R3 500 kΩ.

 

solusi

Outputnya terlihat sebagai perbedaan V2 dan V1 dikalikan dengan faktor penguatan 20.


3.2 Problem [Daftar]

1. Hitung tegangan keluaran untuk rangkaian Gambar. 15.51 dengan masukan V1 = 40 mV rms dan V2 = 20 mV rms.
 
        Solusi :

2.      Tentukan tegangan keluaran untuk rangkaian Gambar 15.53.

        Solusi





3.3 Pilihan Ganda [Daftar]

1. Tentukan Tegangan output dari rangkaian berikut :

2. Tentukan tegangan keluaran untuk rangkaian gambar dibawah




     4. Percobaan [Daftar]

A. Prosedur Percobaan


Pada percobaan kali ini dilakukan dengan prosedur sebagai berikut:

  1. Mempersiapkan Alat dan Bahan seperti yang telah tertera pada Sub Bab Alat dan Bahan di atas
  2. Merangkai Rangkaian sesuai dengan jenisnya masing-masing dan sesuai dengan gambar
  3. Amatilah nilai input dan output dengan menyesuaikannya dengan rumus yang ada
  4. Amatilah respon grafik sinyal input dan outputnya.
B. Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja

1) Summing amplifier (Penguat Penjumlah)



Pertama V input (V1 = 5 V, V2 = 5 V, dan V3 = 5 V) akan diumpankan ke resistor R1, R2, dan R3 dan masuk ke kaki inverting. Pada Op Amp terjadi penguatan, dengan perhitungan V outnya
                
Masukkan nilai Rf, R1, R2, R3, V1, V2, dan V3 ke dalam rumus sehingga Vo = -(10k/10k 5V + 10k/10k 5V + 10k/10k 5V) = -15 V. Tanda negatif disini menandakan bahwa terjadi pembalikan phasa dikarenakan input masuk kekaki inverting. Maka dapat disimpulan Op Amp melakukan penguatan sebesar 15 V dengan berbalik phasa.


Pertama V input akan diumpankan ke resistor dengan inputan V1 = 50 mV sin(1000t) dan V2 = 10 mV sin(3000t) dan masuk ke kaki inverting. Pada Op Amp terjadi penguatan, dengan perhitungan V out = - (Rf/R1 V1 + Rf/R2 V2)

Tanda negatif disini menandakan bahwa terjadi pembalikan phasa dikarenakan input masuk kekaki i



Pertama V1 dan V2 diumpankan ke resistor dengan nilai V1 = 40 mV rms dan V2 = 20 mV rms. Kemudian masuk ke kaki inverting dan terjadi penguatan dengan Vout 


Maka dapat disimulan Vo Rms nya sebesar -1.18 V. Pada penguatan kali ini terjadi pembalikan phasa.nverting. 

2) Voltage Subtraction/ Difference Amplifier





Pertama V1 dan V2 diumpankan ke resistor dengan nilai V1 = 5 V dan V2 = 5 V. Kemudian masuk ke kaki inverting dan terjadi penguatan dengan Vout 

                    

Vo = [10k/(10k+10k)][(5k+2k)/5k 5V - 2k/5k 5V]
Vo = + 1,5 V

Terlihat pada voltmeter pada kaki output sebesar + 1,5 V (Sesuai dengan perhitungan).



Pertama V1 dan V2 diumpankan ke resistor dengan nilai V1 = 10 V dan V2 = 5 V. Kemudian masuk ke kaki inverting dan terjadi penguatan dengan Vout 


                    


                      
Maka V1-V2 = 10 V - 5 V = 5 V. Terlihat pada voltmeter pada kaki output sebesar + 5,01 V (mendekati dengan perhitungan).


3) Voltage Subtraction/ Difference Amplifier 2 input sinyal




Pertama V input satu (V1) diumpankan ke resistor kemudian masuk ke kaki inverting diperkuat oleh op amp pertama. V out hasil penguatan op amp pertama diumpankan keresistor dan masuk ke kaki inverting op amp kedua dan diperkuat kembali sehingga untuk nilai V outnya 


Vout = -(10k/10k V2- 10k/10k 10k/10k V1)
Vout = -(V2-V1)
Vout = V1-V2

Dengan V1 rms = 5 V dan V2 rms = 5 V sehingga didapatkan nilai Vout = 5 V- 5V = 0 (Seperti ditunjukan oleh voltmeter)



Pertama V input satu (V1) diumpankan ke resistor kemudian masuk ke kaki inverting diperkuat oleh op amp pertama. V out hasil penguatan op amp pertama diumpankan ke resistor dan masuk ke kaki inverting op amp kedua dan diperkuat kembali sehingga untuk nilai V outnya 



Dengan V1 rms = 6 V dan V2 rms = 5 V sehingga didapatkan nilai Vout = -20 (v2-v1) = -20 . -1 = 20 V.  Maka dapat disimpulkan untuk hasil dari dua penguatan op amp diatas menghasilkan nilai v output akhir sebesar 20 V



Pertama V input satu (V1) diumpankan ke resistor kemudian masuk ke kaki inverting diperkuat oleh op amp pertama. V out hasil penguatan op amp pertama diumpankan ke resistor dan masuk ke kaki inverting op amp kedua dan diperkuat kembali sehingga untuk nilai V outnya 





Dengan V1 rms = 12 V dan V2 rms = 18 V sehingga didapatkan nilai Vout =1,02 V Maka dapat disimpulkan untuk hasil dari dua penguatan op amp diatas menghasilkan nilai v output akhir sebesar 1,02 V



Pertama V input satu (V1) diumpankan ke resistor kemudian masuk ke kaki inverting diperkuat oleh op amp pertama. V out hasil penguatan op amp pertama diumpankan ke resistor dan masuk ke kaki inverting op amp kedua dan diperkuat kembali sehingga untuk nilai V outnya 


Vo = - (470k/47k 18V - 470k/47k 330k/33k 12V)
Vo = -1,02 V

Dengan V1 rms = 12 V dan V2 rms = 18 V sehingga didapatkan nilai Vout =1,02 V Maka dapat disimpulkan untuk hasil dari dua penguatan op amp diatas menghasilkan nilai v output akhir sebesar 1,02 V

C. Video Simulasi Rangkaian

Rangkaian 15.8


Rangkaian 15.9 (Example)


Rangkaian 15.10



Rangkaian 15.11


Rangkaian 15.12 (Example)



Pilihan ganda No 1


Pilihan ganda No 2



Problem No 1


Problem No 2

     5. Link Download [Daftar]

Download HTML Klik disini..                    

Download Rangkaian Teori 15.8 Klik disini..              

Download Rangkaian Teori 15.10 Klik disini..              

Download Rangkaian Example No 1 (Rangkaian 15.9)  Klik disini..    

Download Rangkaian Example No 2 (Rangkaian 15.12)  Klik disini..      

Download Rangkaian Problem No 1 Klik disini..          

Download Rangkaian Problem No 2 Klik disini..          

Download Rangkaian Pilihan Ganda No 1 Klik disini..          

Download Rangkaian Pilihan Ganda No 2 Klik disini..          

Download Video Rangkaian Teori 15.8 Klik disini..              

Download Video Rangkaian Teori 15.10 Klik disini..              

Download Video Rangkaian Teori 15.11 Klik disini..              

Download Video Rangkaian Example No 2 (Rangkaian 15.12)  Klik disini..      

Download Video Rangkaian Problem No 1 Klik disini..          

Download Video Rangkaian Problem No 2 Klik disini..          

Download Video Rangkaian Pilihan Ganda No 1 Klik disini..          

Download Video Rangkaian Pilihan Ganda No 2 Klik disini..        

Download Datasheet Resistor  : Klik disini..

Download Datasheet Op-amp 741: Klik disini.. 

Download Datasheet Battery: Klik disini.. 

Download Datasheet  Alternator : Klik disini.. 

Download Datasheet Voltmeter : Klik disini.. 

Download Datasheet  Osiloskop: Klik disini.. 

 


















Aina Malyona -

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Langganan: Posting Komentar (Atom)