Praktikum Instrumentasi Industri

RANGKAIAN KOMPARATOR

I. Tujuan

Mahasiswa mengetahui karakteristik rangkaian komparator sebagai aplikasi dari rangkaian OP AMP.
Mahasiswa dapat merangkai rangkaian komparator sebagai aplikasi dari rangkaian OP AMP.
Mahasiswa dapat menganalisis karakteristik rangkaian komparator sebagai aplikasi dari rangkaian OP AMP.

I. Dasar Teori Kegiatan Belajar 1

Operasional Amplifier (Op-amp) sebagai Komparator

Operational Amplifier atau disingkat op-amp merupakan salah satu komponen analog yang populer digunakan dalam berbagai aplikasi rangkaian elektronika. Aplikasi op-amp populer yang paling sering dibuat antara lain adalah rangkaian inverter, non-inverter, integrator dan differensiator. Pada pokok bahasan kali ini akan dijelaskan aplikasi op-amp yang paling dasar, yaitu sebagai pembanding tegangan (komparator).

Komparator digunakan sebagai pembanding dua buah tegangan. Pada perancangan ini, tegangan yang dibandingkan adalah tegangan dari sensor dengan tegangan referensi. Tegangan referensinya dilakukan dengan mengatur variabel resistor sebagai pembanding. Rangkaian dasar komparator dengan catu tegangan tungggal ditunjukkan pada Gambar 7.1.

Prinsip kerja rangkaian adalah membandingkan amplitudo dua buah sinyal, jika +Vin dan −Vin masing-masing menyatakan amplitudo sinyal input tak membalik dan input membalik, Vo dan Vsat masing-masing menyatakan tegangan output dan tegangan saturasi, maka prinsip dasar dari komparator adalah

+Vin ≥ −Vin maka Vo = Vsat+

+Vin < −Vin maka Vo = Vsat−

Keterangan:

+Vin = Amplitudo sinyal input tak membalik (V)

−Vin = Amplitudo sinyal input membalik (V)

Vsat+ = Tegangan saturasi + (V)

Vsat− = Tegangan saturasi - (V)

Vo = Tegangan output (V)

Bentuk fisik IC LM 324 sebagai komparator seperti Gambar 7.2.

Fungsi Pin IC:

Pin 1 = output 1

Pin 2 = input 1 negatif

Pin 3 = input 1 positif

Pin 4 = VCC

Pin 5 = input 2 positif

Pin 6 = input 2 negatif

Pin 7 = output 2

Pin 8 = output 3

Pin 9 = input 3 negatif

Pin 10 = input 3 positif

Pin 11 = GND

Pin 12 = input 4 positif

Pin 13 = input 4 negatif

Pin 14 = output 4

I. Lembar Praktikum 1

a) Alat dan Bahan

1. IC LM 324 1 buah

2. Potensiometer 50Kohm 1 buah

3. Power Supply 1 buah

4. AVO meter 1 buah

5. Pinset 1 buah

6. Jumper secukupnya

b) Kesehatan dan Keselamatan Kerja

1) Periksalah terlebih dahulu semua komponen aktif maupun pasif sebelum digunakan!

2) Bacalah dan pahami petunjuk pratikum pada lembar kegiatan belajar!

3) Pastikan tegangan keluaran catu daya sesuai yang dibutuhkan.

4) Dalam menyusun rangkaian, perhatikan letak kaki-kaki komponen.

5) Sebelum catu daya dihidupkan, hubungi dosen pendamping untuk mengecek kebenaran pemasangan rangkaian.

6) Kalibrasi terlebih dahulu alat ukur yang akan digunakan.

7) Dalam menggunakan meter kumparan putar, mulailah dari batas ukur yang besar. Bila simpangan terlalu kecil dan masih di bawah batas ukur yang lebih rendah, turunkan batas ukur.

8) Hati-hati dalam penggunaan peralatan praktikum!

c) Langkah Percobaan 1

1) Lihat Gambar 7.3, lalu pahami fungsi tiap konektor pada modul komparator.

1) Hubungkan konektor VCC 12 Volt pada tegangan sumber 12 Volt

2) Hubungkan konektor GND pada ground.

3) Sambunglah masukan V in + pada tegangan 5 Volt

4) Atur tegangan potensio lalu ukur tegangan sebesar 1V pada V in -

5) Amati IND OUT dan ukur tegangan pada Vout

6) Catat hasil pada tabel hasil yang telah disediakan

7) Kemudian atur lagi tegangan pada potensio sesuai tabel percobaan lalu catat tegangan V out

8) Kemudian analisis lalu beri kesimpulan hasil praktikum yang telah dilakukan.

d) Hasil Percobaan 1

Tabel 7.1 Hasil Percobaan

e) Analisis

Tabel 7.2 Analisis Hasil Percobaan

f) Kesimpulan

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

g) Latihan 1

1) Bagaimanakah prinsip rangkaian komparator!

2) Sebutkan karakteristik dari IC LM324 sesuai dengan datasheet!

3) Buatlah aplikasi yang menggunakan rangkaian Op-Amp dengan komparator!

Jawaban

PENGUAT INVERTING

I. Tujuan

Mahasiswa mengetahui karakteristik rangkaian penguat inverting sebagai aplikasi dari rangkaian OP AMP.
Mahasiswa dapat merangkai rangkaian penguat inverting sebagai aplikasi dari rangkaian OP AMP.
Mahasiswa dapat menganalisis karakteristik rangkaian penguat inverting sebagai aplikasi dari rangkaian OP AMP.

I. Dasar Teori Kegiatan Belajar 2

A. Pengertian Dasar Op-Amp

Operational Amplifier atau di singkat op-amp merupakan salah satu komponen analog yang sering digunakan dalam berbagai aplikasi rangkaian elektronika. Aplikasi op-amp yang paling sering dipakai antara lain adalah rangkaian inverting, non-inverting, komparator, integrator dan differensiator. Pada pokok bahasan kali ini akan dipaparkan beberapa aplikasi op-amp yang paling dasar, yaitu rangkaian penguat inverting.

Suatu penguat operasi dapat digunakan untuk berbagai keperluan, misalnya penguat membalik, penguat tak membalik, penjumlah, penggeser fasa, pengubah tegangan ke arus, pengubah arus ke tegangan, pengikut tegangan DC dan sebagainya. Berikut ini akan dibahas dua penguat dasar, yaitu penguat membalik (inverting amplifier) dan penguat tak membalik (non inverting amplifier).

Penguat operasi yang dipakai disini adalah tipe 741 yang telah banyak dikenal. IC ini mempunyai delapan kaki, dapat dilihat pada Gambar 7.5.

Kaki 1 & 5 : offset null

Kaki 2 : masukan membalik (inverting input)

Kaki 3 : masukan tak membalik (non inverting input)

Kaki 4 : tanah (ground)

Kaki 6 : keluaran

Kaki 7 : catu tegangan positif

Kaki 8 : tak digunakan

B. Penguat Inverting Amplifier

Rangkaian dasar penguat inverting ditunjukkan pada Gambar 7.6, dimana sinyal masukannya dibuat melalui input inverting. Seperti tersirat pada namanya, fase keluaran dari penguat inverting ini akan selalu berbalikan dengan inputnya. Pada rangkaian ini, umpan balik negatif di bangun melalui resistor R2.

Jika penguatan G didefinisikan sebagai perbandingan tegangan keluaran terhadap tegangan masukan, maka dapat ditulis

G=Vout/Vin=-R2/R1 sehingga Vout = -(R2/R1).Vin

Impedansi rangkaian inverting didefenisikan sebagai impedansi input dari sinyal masukan terhadap ground. Karena input inverting (-) pada rangkaian ini diketahui adalah 0 (virtual ground) maka impendasi rangkaian ini tentu saja adalah Z_in = R₁.

I. Lembar Praktikum 2

a) Alat dan Bahan

1. IC LM 741 1 buah

2. Resistor 1Kohm 1 buah

3. Power Supply 1 buah

4. Resistor 2 Kohm 1 buah

5. Project board 1 buah

6. Pinset 1 buah

7. Potensiometer 50Kohm 1 buah

8. Jumper secukupnya

b) Kesehatan dan Keselamatan Kerja

1) Periksalah terlebih dahulu semua komponen aktif maupun pasif sebelum digunakan!

2) Bacalah dan pahami petunjuk pratikum pada lembar kegiatan belajar!

3) Pastikan tegangan keluaran catu daya sesuai yang dibutuhkan.

4) Dalam menyusun rangkaian, perhatikan letak kaki-kaki komponen.

5) Sebelum catu daya dihidupkan, hubungi dosen pendamping untuk mengecek kebenaran pemasangan rangkaian.

6) Kalibrasi terlebih dahulu alat ukur yang akan digunakan.

7) Dalam menggunakan meter kumparan putar, mulailah dari batas ukur yang besar. Bila simpangan terlalu kecil dan masih di bawah batas ukur yang lebih rendah, turunkan batas ukur.

8) Hati-hati dalam penggunaan peralatan praktikum!

c) Langkah Percobaan 2

1) Lihat Gambar 7.7, lalu pahami fungsi tiap konektor pada modul Inverting.

1) Hubungkan VCC 12 V modul pada tegangan 12 Volt.

2) Hubungkan -12 V modul pada tegangan -12 Volt.

3) Hubungkan GND modul pada Ground.

4) Aturlah potensio sehingga tegangan IN sebesar 0,5V

5) Untuk mengukur Vin hubungkan colok merah AVO pada IN dan colok hitam AVO pada GND

6) Ukur Vout dengan menghubungkan colok hitam AVO pada -12 V dan colok merah AVO pada OUT

7) Catatlah hasil pengukuran pada tabel hasil yang disediakan

8) Ulangi langkah 5 seperti tegangan Vin pada tabel

9) Analisis hasil percobaan dan beri kesimpulan.

d) Hasil Percobaan 2

Tabel 7.3 Hasil percobaan 2

e) Analisis

Tabel 7.4 Analisis Hasil percobaan 2

f) Kesimpulan

g) Latihan 2

1) Bagaimanakah prinsip rangkaian penguat inverting!

2) Gambarkan tata letak IC 741 yang digunakan dalam praktikum penguat inverting!

3) Bagaimanakah bila Rf pada rangkaian inverting di perkecil tahanannya!

Jawaban

PENGUAT NON-INVERTING

I. Tujuan

1. Mahasiswa mengetahui karakteristik rangkaian penguat non-inverting sebagai aplikasi dari rangkaian

OP AMP.

2. Mahasiswa dapat merangkai rangkaian penguat non-inverting sebagai aplikasi dari rangkaian OP AMP.

3. Mahasiswa dapat menganalisis karakteristik rangkaian penguat non-inverting sebagai aplikasi dari

rangkaian OP AMP.

I. Dasar Teori Kegiatan Belajar 3

A. Non-Inverting Amplifier

Prinsip utama rangkaian penguat non-inverting adalah diperlihatkan pada Gambar 7.9. Penguat ini memiliki masukan yang dibuat melalui input non-inverting (+). Dengan demikian tegangan keluaran rangkaian ini akan satu fasa dengan tegangan inputnya. Untuk menganalisa rangkaian penguat op-amp non inverting, caranya sama seperti menganalisa rangkaian inverting.

Jika penguatan G adalah perbandingan tegangan keluaran terhadap tegangan masukan, maka didapat penguatan op-amp non-inverting :

Impendasi untuk rangkaian Op-amp non inverting adalah impedansi dari input non-inverting op-amp tersebut. Dari datasheet, LM741 diketahui memiliki impedansi input Z_in = 10⁸ to 10¹²Ohm.

I. Lembar Praktikum 3

a) Alat dan Bahan

1) IC LM 741 1 buah

2) Resistor 1Kohm 1 buah

3) Power Supply 1 buah

4) Resistor 2 Kohm 1 buah

5) AVO meter 1 buah

6) Pinset 1 buah

7) Potensiometer 50Kohm 1 buah

8) Jumper secukupnya

b) Kesehatan dan Keselamatan Kerja

1) Bacalah dan pahami petunjuk pratikum pada lembar kegiatan belajar!

2) Pastikan tegangan keluaran catu daya sesuai yang dibutuhkan.

3) Dalam menyusun rangkaian, perhatikan letak kaki-kaki komponen.

4) Sebelum catu daya dihidupkan, hubungi dosen pendamping untuk mengecek kebenaran pemasangan rangkaian.

5) Kalibrasi terlebih dahulu alat ukur yang akan digunakan.

6) Dalam menggunakan meter kumparan putar, mulailah dari batas ukur yang besar. Bila simpangan terlalu kecil dan masih di bawah batas ukur yang lebih rendah, turunkan batas ukur.

7) Hati-hati dalam penggunaan peralatan praktikum!

c) Langkah Percobaan 3

Lihat Gambar 7.10, lalu pahami fungsi tiap konektor seperti Gambar 7.11

1) Hubungkan VCC 12 V modul pada tegangan 12 Volt.

2) Hubungkan -12 V modul pada tegangan -12 Volt.

3) Hubungkan GND modul pada Ground.

4) Aturlah potensio sehingga tegangan IN sebesar 0,5V

5) Untuk mengukur Vin hubungkan colok merah AVO pada IN dan colok hitam AVO pada GND

6) Ukur Vout dengan menghubungkan colok hitam AVO pada GND dan colok merah AVO pada OUT

7) Catatlah hasil pengukuran pada tabel hasil yang disediakan

8) Ulangi langkah 5 seperti tegangan Vin pada tabel

9) Analisis hasil percobaan dan beri kesimpulan.

d) Hasil Percobaan 3

Tabel 7.5 Hasil percobaan 3

e) Analisis

Tabel 7.6 Aanalisis Hasil percobaan 3

f) Kesimpulan

--------------------------------------------------------------------------------------------------

g) Latihan 3

1) Bagaimanakah prinsip rangkaian penguat non-inverting!

2) Jelaskan mengapa pada Penguat Tak Membalik, penguatan tegangan selalu lebih dari satu ?

3) Ada anjuran bahwa penguatan tegangan pada penguat operasi jangan terlalu besar. Untuk mendapatkan penguatan total yang cukup besar, lebih baik menderetkan beberapa penguat. Kenapa demikian!

Jawaban

------------------------------------------------------------------------------------------------

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

PENGUAT DIFERENSIAL

I. Tujuan

Mahasiswa mengetahui karakteristik rangkaian penguat diferensial sebagai aplikasi dari rangkaian OP AMP.
Mahasiswa dapat merangkai rangkaian penguat diferensial sebagai aplikasi dari rangkaian OP AMP.
Mahasiswa dapat menganalisis karakteristik rangkaian penguat diferensial sebagai aplikasi dari rangkaian OP AMP.

I. Dasar Teori Kegiatan Belajar 5

A. Penguat Diferensial

Penguat ini mampu memperkuat sinyal yang kecil. Keluaran dari penguat ini sebanding dengan perbedaan tegangan kedua masukannya. Penguat diferensial ini mampu mengurangi noise dengan sangat baik. Gambar 7.17 menunjukkan rangkaian penguat diferensial

Rumus penguatan tegangan dari penguat diferensial adalah sebagai berikut:

I. Lembar Praktikum 5

a) Alat dan Bahan

1) AVO meter 2 buah

2) IC OP-AMP LM741 1 buah

3) Resistor 1 kOhm 3 buah

4) Resistor 2 kOhm 1 buah

5) Potensiometer 50Kohm 2 buah

6) Power Supply 1 buah

7) Project Board 1 buah

8) Jumper secukupnya

b) Kesehatan dan Keselamatan Kerja

1) Periksalah terlebih dahulu semua komponen aktif maupun pasif sebelum digunakan!

2) Bacalah dan pahami petunjuk pratikum pada lembar kegiatan belajar!

3) Pastikan tegangan keluaran catu daya sesuai yang dibutuhkan.

4) Dalam menyusun rangkaian, perhatikan letak kaki-kaki komponen.

5) Sebelum catu daya dihidupkan, hubungi dosen pendamping untuk mengecek kebenaran pemasangan rangkaian.

6) Kalibrasi terlebih dahulu alat ukur yang akan digunakan.

7) Dalam menggunakan meter kumparan putar, mulailah dari batas ukur yang besar. Bila simpangan terlalu kecil dan masih di bawah batas ukur yang lebih rendah, turunkan batas ukur.

8) Hati-hati dalam penggunaan peralatan praktikum!

c) Langkah Percobaan 5

1) Lihat Gambar 7.18, lalu pahami fungsi tiap konektor pada modul penguat diferensial.