-->

LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA / PEMBUATAN PCB POWER SUPPLY MENGGUNAKAN SOFTWARE EAGLE 5.0

LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA

PEMBUATAN PCB POWER SUPPLY

MENGGUNAKAN SOFTWARE EAGLE 5.0

 

 

 


 

 

 

Disusun oleh :

                               Nama                               :

                               NIM                                 :

                               Tanggal Pengumpulan :

                              

 

 

 

DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONAL

UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN

FAKULTAS PERTANIAN

PROGRAM STUDI TEKNIK PERTANIAN

PURWOKERTO




I. TINJAUAN PUSTAKA

Catu daya elektronik atau catu daya yang digunakan dalam elektronik seringkali berarti sebagai pengubah (altering), pengendalian (controling), atau pengaturan (regulating) daya listrik. Kata pengatur cukup padat artinya termasuk penyearah gelombang (rectify), mengubah AC ke DC (invert), menghaluskan (regulate) atau mengubah tingkat tegangan atau arus, dan beberapa pengaturan juga terliput. Pengaturan penghantaran daya ke beban hanya dapat dilakukan dengan cara menyerap dengan kelebihan daya tadi kedalam piranti pengatur (Irving Gofflieb M, 1987).

PCB adalah Papan rangkaian tercetak merupakan suatu papan berlapis tembaga yang digunakan untuk memasang komponen elektronika. Lapisan tembaga berfungsi sebagai penghantar yang menghubungkan komponen satu dengan lainnya (Tim Penyusun, 2008).

Transformator memberikan cara yang sederhana untuk mengubah tegangan bolak-balik dari satu harga ke harga lainnya. Jika transformator menerima energi pada tegangan rendah dan mengubahnya menjadi tegangan yang lebih tinggi, ia disebut transformator penaik (step up). Transformator yang diberi energi pada tegangan tertentu dan mengubahnya menjadi tegangan yang lebih rendah, maka transformator tersebut termasuk transformator penurun (step down). Setiap transformator dapat dioperasikan baik sebagai transformator penaik maupun penurun, tetapi transformator yang memang dirancang untuk suatu tegangan, harus digunakan untuk tegangan tersebut (Eugene C Lister,1988). Dalam rangkaian trafo terdapat komponen dioda. Dioda adalah alat elektronik berterminal dua. Aliran muatan tersebut hanya terjadi bila sebuah rangkaian listrik luar disediakan dan tenaga diberikan kepada alat tersebut. Kontrol aliran partikel diselesaikan dengan menggunakan sebuah tenaga luar yang dilewatkan melalui dioda tersebut (A.E Fisderald dkk,  1981).

Dioda adalah devais dua elektroda yang berlaku sebagai konduktor satu arah. Dioda tipe dasar adalah dioda sambungan PN, yang terdiri atas bahan tipe P dan N yang dipisahkan oleh sambungan (junction) (Thomas Sri Widodo, 2002).

Dioda adalah komponen elektronika semikonduktor yang memiliki 1 buah junction, sering disebut sebagai komponen 2 lapis (lapis N dan P) dan secara fisik digambarkan :


Bias dioda adalah cara pemberian tegangan luar ke terminal dioda. Apabila A diberi tegangan positif dan K diberi tegangan negatif maka bias tersebut dikatakan bias maju (forward bias). Pada kondisi bias ini akan terjadi aliran arus dengan ketentuan beda tegangan yang diberikan ke diode atau VA-VK > Vj dan selalu positif. Sebaliknya apabila A diberi tegangan negatif dan K diberi tegangan positif, arus yang mengalir (IR) jauh lebih kecil dari pada kondisi bias maju. Bias ini dinamakan bias mundur (reverse bias) pada arus maju (IF) diperlakukan baterai tegangan yang diberikan dengan IF tidak terlalu besar maupun tidak ada peningkatan IR yang cukup significant.


II. TUJUAN

  1. Mengetahui cara kerja dan komponen yang ada dealam software eagle 5.0.
  2. Mengetahui komponen-komponen elektronika yang ada pada power supply.
  3. Mampu membuat rangkaian power supply dan menggunakan software eagle 5.0.


III. METODOLOGI

A.    Alat dan Bahan

  1. Software Eagle 5.0
  2. Dioda 1N4002
  3. Transistor BC108
  4. Kapasitor
  5. Resistor 560 ohm
  6. Dioda Zener 1N4702

 

B. Prosedur Praktikum

1.      Pembuatan PCB power supply diawali dengan merancang tata letak dan jalur rangkaian berdasarkan diagram skema (rancangan skematik).

2.      Rancangan skematik disusun berdasarkan rancangan yang ada dan menggunakan user yang sudah digunakan.

3.      Setelah semua komponen tersusun semua buat line atau garis yang menghubungkan antar komponen listrik.

4.      Pastikan semua komponen sudah terhubung. Penyambungan komponen pada rangkaian menggunakan icon show diperiksa.

5.      Setelah semuanya terhubung, rancangan skematik dipindahkan kedalam board.

6.      Hasil rancangan dipindahkan ke board yang sudah disediakan, susun rancangan tersebut serapih mungkin.

7.      Untuk mendapatkan rancangan yang baik dan agar terhindar dari konslet, klik ikon automatik untuk mengatur rancangan.

8.      Klik display untuk melihat hasil rancangan PCB power supply.

9.      Pada saat rancangan akan di print pilih icon mirror, karena rancangan akan dicetak ke lempeng PCB.

10.  Tata letak yang dihasilkan kemudian digunakan untuk merancang jalur rangkaian dengan menggunakan kertas transparan (tembus cahaya) di atas gambar tata letak kemudian gambar jalur rangkaian. Selain kertas transparan dapat digunakan kertas kalkir atau plastik transparasi untuk OHP.

11.  Gambar jalur rangkaian pada kertas transparan ini dapat disebut sebagai film. Disebut film positif jika digambar jalur rangkaian dibuat hitam. Disebut film negatif jika yang dihitamkan adalah dasarnya, sedang yang bening sebagai jalur rangkaiannya.

12.  Gambar jalur rangkaian pada kertas transparan (film) kemudian disalin ke atas papan lapis tembaga kosong. Penyalinan ini dapat dipilih salah satu diantara tiga metode, yaitu metode gambar langsung, metode fotografik atau metode sablon.

a.       Metode gambar langsung, jalur rangkaian digambar langsung diatas papan lapis tembaga kosong dengan menggunakan tinta/cat atau bahan tempel yang tahan (resist) terhadap cairan pelarut.

b.      Pada metode fotografik, gambar jalur rangkaian pada film (kertas tembus cahaya) diletakkan diatas papan lapis tembaga kosong yang sudah dipekacahayakan (dilapisi bahan foto resist). Kemudian secara fotografi, papan beserta film isinari (ekspose) untuk memindahkan bayangan gambar jalur rangkaian ke atas papan lapis tembaga kosong.

c.       Pada metode sablon, gambar jalur rangkaian pada film (kertas tembus cahaya) dipindahkan ke screen yang kemudian digunakan untuk membuat gambar jalur rangkaian pada papan lapis tembaga difungsikan sebagai bahan pelindung (resist). Setelah pelarutan dengan cairan pelarut yang disebut etchant, semua lembaran tembaga kecuali yang tertutup atau tergambar oleh bahan resist akan dilarutkan.

13.  Hasilnya merupakan jalur rangkaian yang tertinggal pada bahan alas. Selanjutnya PCB dibersihkan dari bahan pelarut tembaga maupun bahan gambar kemudian dikeringkan. Setelah PCB kering, dilakukan penyolderan atau pembuatan lubang-lubang kaki komponen serta penyelesaian akhir pembuatan PCB.

 

IV. PEMBAHASAN

Perangkat elektronika seharusnya di catu oleh suplai arus searah DC (direct current) yang stabil agar dapat bekerja 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.

Power Supply adalah sumber arus untuk alat/pesawat elektronika. Dalam rangkaian power supply terdapat pengaturan komponen dioda secara sederhana yang dapat menghasilkan sejumlah suplai daya DC dari sumber AC. Kerja dari power supply melalui beberapa tahapan yaitu, transformer, rectifier (penyearah), smoothing (penghalusan), dan regulator.

Transformer atau transformator diperlukan untuk menurunkan tegangan AC dari jala-jala listrik pada kumparan primernya menjadi tegangan AC yang lebih kecil pada kumparan sekundernya. Prinsip penyearah (rectifier) yang paling sederhana ditunjukkan pada gambar-1 berikut ini.


Rangkaian di atas, dioda (D1) berperan hanya untuk merubah dari arus AC menjadi DC dan meneruskan tegangan positif ke beban R1. 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.


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.


Gambar 3 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.


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

dan tegangan DC ke beban adalah VDC = VM + Vr/2

Rangkaian penyearah yang baik adalah rangkaian yang memiliki tegangan ripple (Vr) paling kecil. VL adalah tegangan discharge atau pengosongan kapasitor C, sehingga dapat ditulis :

VL = VM e -T/RC

Penyearah gelombang penuh dengan filter C dapat dibuat dengan menambahkan kapasitor pada rangkaian gambar 2. Bisa juga dengan menggunakan transformator yang tanpa CT, tetapi dengan merangkai 4 dioda seperti pada gambar-5 berikut ini.


Rangkaian penyearah sudah cukup bagus jika tegangan ripple-nya kecil, namun ada masalah pada 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 keluaranya juga ikut turun. Untuk beberapa aplikasi perubahan tegangan ini cukup mengganggu, sehingga diperlukan komponen aktif yang dapat meregulasi tegangan keluaran ini menjadi stabil. Regulator Voltage berfungsi sebagai filter tegangan agar hasil keluaran sesuai dengan keinginan. Oleh karena itu biasanya dalam rangkaian power supply, IC Regulator tegangan ini selalu dipakai untuk stabilnya keluaran tegangan.

Power supply transformator yang dirangkai pada praktikum ini menggunakan 4 diode yang terpasang menyerupai rangkaian jembatan. Hal ini dilakukan untuk penyearahan gelombang penuh. Penyearah gelombang penuh adalah untai yang mengubah ragam gelombang bolak-balik menjadi searah pada seluruh siklus gelombang. Separuh siklus pertama bila bagian atas dari kumparan sekunder transformator bertegangan positif, maka arus mengalir melewati 2 diode kembali ke bagian bawah kumparan sekunder. Separuh siklus berikutnya arus mengalir dari bagian bawah kumparan sekunder melewati 2 diode yang lain dan kembali ke bagian atas kumparan sekunder.      

Keuntungan dari penggunaan 4 buah diode adalah ukuran transformator lebih kecil. Selain itu, kelebihan dari penggunaan 4 buah diode yang lain adalah hasilnya, menghasilkan tegangan beban DC yang idealnya sama dengan persen rms tegangan sekunder, sedangkan penyearah yang lain hanya menghasilkan tegangan DC 45% saja. Perbedaan yang lain diperlihatkan dari tabel dibawah ini.

 

Tabel 1. Penggunaan dioda

 

1/2 Gelombang

Gelombang Penuh

Jembatan

Banyaknya Dioda

1

2

4

Puncak tegangan keluar

V2(puncak)

0,5 V2(puncak)

V2(puncak)

Tegangan keluar DC

0,318 Vout(puncak)

0,636 Vout(puncak)

0,636 Vout(puncak)

Arus diode DC

IDC

0,5 IDC

0,5 IDC

Puncak tegangan balik

V2(puncak)

V2(puncak)

V2(puncak)

Frekuensi riak

fin

2 fin

2 fin

Tegangan keluar DC

0,45 V2(rms)

0,45 V2(rms)

0,9 V2(rms)

 (Albert Paul Malvino, 1984)                                                                                

Transformator adalah suatu alat listrik yang dapat memindahkan dan mengubah energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik  ke rangkaian listrik yang lain, melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksi-elektromagnet. Transformator digunakan secara luas, baik dalam bidang tenaga listrik maupun elektronika. Penggunaan transformator dalam sistem tenaga memungkinkan terpilihnya tegangan yang sesuai, dan ekonomis untuk tiap-tiap keperluan misalnya kebutuhan akan tegangan tinggi dalam pengiriman daya listrik jarak jauh.

Transformator sederhana terdiri dari dua kumparan yang dililitkan pada inti besi tertutup. Energi dicatukan pada satu lilitan yang  disebut lilitan primer, dan diberikan pada beban dari lilitan lainnya yang disebut lilitan sekunder. Jika transformator digunakan sebagai transformator penaik, lilitan tegangan rendah merupakan primernya. Transformator penurun, lilitan tegangan tinggi merupakan primernya (Albert Paul Malvino, 1985). Di bawah ini adalah gambar dari transformator tanpa dihubungkan dengan beban:


da dua perbedaan bentuk inti tansformator yang biasa digunakan yang dinamakan tipe inti/CT (core type) dan tipe selubung/ non CT (shell type). Inti dari kedua tipe ini dibuat dari baja khusus berkerugian rendah dan dilaminasi untuk mengurangi kerugian inti.

CT (center tapped) transformator dapat digunakan untuk penyearah gelombang penuh dengan menggunakan dua dioda seperti terlihat pada gambar 2. Pada rangkaian ini setiap dioda masing masing melewatkan setengah gelombang saling menyusul pada rangkaian listrik. Pada sisi sekunder transformator terlihat memiliki dua lilitan. Kedua lilitan tersebut salah satu ujungnya tersambung dan diberi tanda seperti pada gambar. Tanda titik hitam menandakan terminal positif dari terminal ini ditentukan gelombang positif pertama kali. Titik pertemuan CT dipakai bersama pada ragakaian.


V. KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

1.   Power supply adalah sumber arus pada alat/pesawat elektronika.

2.   PCB adalah Papan rangkaian tercetak merupakan suatu papan berlapis tembaga yang digunakan untuk memasang komponen elektronika.

3.   Kelebihan penggunaan 4 buah diode pada power supply adalah didapat hasil penyearah gelombang penuh.

4.   Transformator CT (core type) adalah transformator yang lilitan primer dari transformator tipe inti ini ditunjukkan dalam satu kaki inti dan sekundernya pada kaki yang lain. Sedangkan transformator non-CT/tipe selubung adalah inti besi mengelilingi lilitan.

 

B. Saran

            Praktikum terhambat oleh kerja dari komputer yang tersedia. Sehingga perlu adanya perbaikan pada komputer, serta penambahan komputer untuk memaksimalkan pelaksanaan praktikum.

 


DAFTAR PUSTAKA

Fitzgerald, A.E, dkk. 1981. Dasar-Dasar Elektronika Teknik Jilid1 Edisi Kelima. Bandung: ITB.

Gofflieb M, Irving. 1987. Catu Daya-Switching Regulator. Jakarta: PT Elex Media Komputindo.

Lister, Eugene C. 1988. Mesin dan Rangkaian Listrik Edisi Keenam. Jakarta: Erlangga.

Malvino, Albert Paul. 1985. Prinsip-Prinsip Elektronika Edisi Ketiga. Jakarta: Erlangga.

Millman, Jacob. 1979. Mikroelektronika. Jakarta: Erlangga.

Tim Penyusun. 2008. Modul Praktikum  Elektronika. Purwokerto: UNSOED.

Widodo, Sri Thomas. 2002.  Elektronika Dasar. Jakarta: Salemba Teknika.  

Wollard, Barry G. 1988. Elektronika Praktis. Jakarta: Pradnya Paramita.

Berlangganan update artikel terbaru via email:

Iklan

Iklan pulsa anita

Sponsorship