Integrated Circuit 7812 Sebagai Penggatur Tegangan 12 Volt Pada Alat Penganalisa Emisi Gas Buang Kendaraan Sistem Analog

INTEGRATED CIRCUIT 7812 SEBAGAI PENGGATUR TEGANGAN 12 VOLT PADA ALAT PENGANALISA EMISI GAS BUANG KENDARAAN

SISTEM ANALOG

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh gelar Ahli Madya

NUR AINUN NASUTION ( 052408103 )

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2008

ABSTRACT

This study aim to to give knowledge to public society about research or perception to a media by using equipments of electronic which it is of course use component integrated circuit ( IC ) 7812 as trafo step down, is everyday life. used by method research of influence of integrated circuit 7812. Applying of this is component very wide of its use which all the him represent in the form of measuring instrument and automatic equipments of the other which is very good for human life

ABSTRAK

Kajian ini bertujuan untuk memberikan pengetahuan kepada masyarakat umum tentang pengamatan atau penelitian terhadap suatu media dengan menggunakan peralatan elektronik yang tentunya menggunakan komponen IC 7812 sebagai pengatur tegangan 12 Volt tersebut dikehidupan sehari-hari. Metode yang digunakan penelitian IC 7812 terhadap komponen elektronika. Penerapan komponen ini sangat luas penggunaannya yang kesemuanya merupakan berupa alat ukur dan peralatan otomatis yang lainnya yang sangat berguna bagi kehidupan manusia.

PERSETUJUAN

Judul : INTEGRATED CIRCUIT 7812 SEBAGAI

PENGATUR TEGANGAN 12 VOLT PADA ALAT PENGANALISA SALURAN EMISI GAS BUANG KENDARAAN SISTEM ANALOG

Kategori : TUGAS AKHIR

Nama : NUR AINUN NASUTION

Nim : 052408103

Departemen : FISIKA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Diluluskan di

Medan, 31 Juli 2008

Diketahui/Disetujui oleh Pembimbing

Departemen Fisika FMIPA USU Ketua Program Studi D3 FIN

Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc. Ahmad Hidayat .ST

DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL HALAMAN PERSETUJUAN PERNYATAAN PENGHARGAAN ABSTRAK ABSTRACT DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR Bab 1 Pendahuluan

1.1 Latar Belakang 1.2 Maksud dan Tujuan 1.3 Batasan Masalah 1.4 Organisasi Tulisan Bab 2 Dasar Teori

2.1 Analisa Temperatur Panas Pada Saluran Emisi Gas Buang Kendaraan

2.2 Ketersedian Data Kualitas Udara

2.3 Manfaat Uji Emisi Gas Buang Kendaraan 2.4 Lokasi Pengambilan sampel

Bab 3 Rancangan Alat

3.1 Blok Diagram Sistem

3.2 Fungsi Masing-Masing Blok 3.3 Negative temperature coefisien 3.4 Positive Temperatur Coefisien Bab 4 Pengujian Alat

4.1 Pengujian Rangkaian Regulator 4.2 Prinsip kerja Catu daya Linear 4.3 Penyearah ( REACTIFIER ) 4.4 Voltage Regulator

Bab 5 Penutup

5.1 Kesimpulan 5.2 Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN iii iv v vi vii viii ix 1 1 3 4 4 6 6 11 12 13 14 14 15 16 18 20 20 20 21 26 33 33 33

ABSTRACT

This study aim to to give knowledge to public society about research or perception to a media by using equipments of electronic which it is of course use component integrated circuit ( IC ) 7812 as trafo step down, is everyday life. used by method research of influence of integrated circuit 7812. Applying of this is component very wide of its use which all the him represent in the form of measuring instrument and automatic equipments of the other which is very good for human life

ABSTRAK

Kajian ini bertujuan untuk memberikan pengetahuan kepada masyarakat umum tentang pengamatan atau penelitian terhadap suatu media dengan menggunakan peralatan elektronik yang tentunya menggunakan komponen IC 7812 sebagai pengatur tegangan 12 Volt tersebut dikehidupan sehari-hari. Metode yang digunakan penelitian IC 7812 terhadap komponen elektronika. Penerapan komponen ini sangat luas penggunaannya yang kesemuanya merupakan berupa alat ukur dan peralatan otomatis yang lainnya yang sangat berguna bagi kehidupan manusia.

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Perkembangan teknologi saat ini semakin maju pesat, ditandai dengan penggunaan alat alat yang berteknologi hasil dari ciptaan manusia, hal ini dimaksudkan untuk memudahkan segala sesuatu pekerjaan manusia baik didalam industri yaitu dipabrik pabrik, bengkel maupun untuk pekerjaan sehari hari yang tentunya akan sangat menguntungkan karena tingkat efisiensinya yang lebih baik dibandingkan dengan tenaga manusia atau manual. Untuk memenuhi kebutuhan tersebut tidak terlepas dari bidang teknik yang sangat menentukan kemajuan teknologi yang serba canggih

Kendaraan bermotor merupakan salah satu contoh alat transportasi yang sangat luas pemakaiannya. Populasinya berkembang sangat pesat akhir akhir ini, sejalan dengan dimulainya pasar bebas. Pasar otomotif khususnya alat transportasi darat sudah tidak lagi didominasi buatan dari Negara Jepang, Amerika, maupun Eropa tetapi dari negara negara kawasan Asia seperti Cina, Korea, Thailand, bahkan dari Malaysia mulai membanjiri pasar otomotif dinegara kita.

Populasi alat transportasi yang terus bertambah banyak ini tentunya harus ditunjang dengan kesiapan mekanik mekanik profesional yang dapat menangani permasalahan permasalahan dari kurangnya perawatan alat yang mungkin dari kurangnya pemahaman dari pengguna dan tidak mengerti tentang akibat yang akan timbul terhadap lingkungan sekitar.

Selain terhadap lingkungan sekitar akibat yang timbul kini semakin meluas hingga dunia intrnasional, dalam pemberitaan di media masa maupun elektronoik akhir akhir ini sedang hangat membahas tentang pemanasan global ( Global Warming ) yang diakibatkan dari efek rumah kaca, yang disebabkan atau dihasilkan dari polusi udara dari asap pabrik pabrik, industri industri, dan tak ketinggalan pula polusi udara yang diakibatkan oleh alat transportasi yang tidak terkontrol emisi gas buangnya yang paling berperan aktif dalam merusak lingkungan, sehingga dampaknya dapat kita rasakan saat ini, tidak hanya alam yang kini rusak karena itu semua tetapi dari segi kesehatan kita juga merasakan dampaknya, semua itu karena kita tidak pernah memahami dan berfikir terlebih dahulu akibat akibat yang akan timbul dari semua itu.

Gas buang dari kendaraan merupakan zat yang sangat berbahaya terhadap kesehatan karena didalamnya mengandung zat zat yang sangat merugikan bagi kesehatan seperti Carbon Monoksida (CO), Nitrogen Oksida (NOx), Hidro Carbon (HC), dan Carbon Dioksida (CO2) yang dapat menyebabkan berbagai macam penyakit termasuk penurunan daya tahan tubuh. Bahkan CO dapat menyebabkan kematian. CO merupakan gas yang tidak mempunyai aroma yang khusus, senyawa CO dapat bereaksi dengan Hemoglobin (Hb) darah membentuk karboksi hemoglobin (Hb-CO) yang tidak

dapat mengangkut Oksigen (O2) dalam sirkulasi darah. Celakanya kemampuan CO dalam mengikat Hb ternyata 210 kali lebih kuat dibandingkan Oksigen, sehingga Oksigen akan kalah bersaing.

Seseorang yang teracuni gas CO akan mengalami gejala sakit kepala, gangguan mental (mental dullness), pusing, lemah, mual, muntah, kehilangan kontrol otot diikuti dengan penurunan denyut nadi dan frekuensi pernapasan, pingsan dan bahkan dapat megakibatkan kematian.

Oleh sebab itu dalam penyusunan laporan ini, penulis akan membahas tentang pengukuran emisi gas buang kendaraan bermotor secara sederhana.

1.2. Maksud dan Tujuan

Adapun maksud dan tujuan dari tugas akhir ini adalah : 1. Mengetahui macam-macam emisi gas buang

2. Mengetahui dan memahami cara kerja dari alat tersebut dengan benar. 3. Mengetahui dan dapat mengatasi kerusakan yang timbul.

1.3. Batasan Masalah

Batasan masalah dimaksudkan supaya dalam pembahasan atau laporan ini tidak keluar dari permasalahan utama yang harus penulis bahas. Pembahasannya meliputi pengenalan alat dan cara kerja dari alat tersebut dengan batasan :

Penulisan tugas akhir ini dibatasi pada:

1. Studi cara kerja rangkaian yang meliputi diagram blok dan menguraikan secara umum fungsi dari masing-masing komponen utama dalam blok tersebut

2. proses cara kerja IC (intergert Circuit)

1.4. Organisasi Tulisan

Adapun sistematika penulisan laporan tugas akhir ini adalah sebagai berikut :

BAB I : PENDAHULUAN

Bab ini berisi tentang latar belakang, maksud dan tujuan, batasan masalah, metode penulisan dan sistematika penulisan.

Dalam bab ini dibahas tentang menganalisa emisi gas buang , fungsi komponen, Lokasi Pengambilan Sampel

BAB III : RANCANGAN ALAT

Pada Bab ini membahas tentang Blok Diagram,Fungsi Masing-Masing Blok, Negative Temperatur Coefisien

BAB IV : PENGUJIAN ALAT

Bab ini berisi tentang cara kerja Integrated Circuit 7812

BAB V : PENUTUP

BAB 2 DASAR TEORI

2.1 Analisa Temperatur Panas pada Saluran Emisi gas buang Kendaraan

Pada proses pembakaran tentu di perlukan oksigen, dan oksigen ini didapat dari udara bebas. Para pakar telah mengidentifikasikan bahwa udara terdiri dari,Oxygen ( O2 ) sebanyak 21 %, Nitogen ( N2 ) 78 % dan 1 % sisanya adalah gas-gas lainnya.

Ikatan Hydrocarbon ( HC ) pada bahan bakar ( BB ) akan hanya bereaksi dengan oksigen pada saat proses pembakaran sempurna, dan menghasilkan air ( H2O ) serta karbondioksida ( CO2 ) sedangkan Nitrogen akan keluar sebagai N2. Sayangnya pada kondisi-kondisi tertentu pembakaran menjadi tidak sempurna daan hal ini menghasilkan gas-gas buang yang berbahaya bagi kehidupan, seperti terbentuknya karbon monoksida(CO) dan juga nitrogen oksida(NOx).

Teoritis pembakaran sempurna didaapat dengan perbandingan udara/BB (Air to fuel ratio) adalah 14,7 dan sering disebut sebagai Stoichiommetry dan sering disebut juga sebagai perbandingan lambda= 1. Air to fuel ratio (AFR)>14,7 disebut sebagai Lean Combustion sedangkan sebaliknya disebut sebagai Rich combustion

Pada pembakaran ideal sudah disebutkan diatas akan menghasilkan H2O,CO2 serta N2. Namun secara praktis pembakaran pada mesin tidaklah sempurna,walau pada mesin dengan teknologoi tingggi sekalipun.

Nilai gas buang yang menjadi baku mutu emisi adalah :

 CO max 2,5% (1,5% max diberlakukan untuk kendaraan injeksi)  HC < 300ppm

 CO2 haru lebih besar dari 12% dan maximum teoritis adalah 15,5%  O2 < 2%

Ambang batas yang diterapkan di dalam baku mutu kualitas dara ditentukan berdasarkan kajian mendalam hasil studi-studi hubungan osis-respons (dose-response) antara konsentrasi pencemar tertentu dan tingkat respons yang dirasakan oleh reseptor , contohnya konsentrasi pencemar yang dapat menyebabkan simptomp gangguan kesehatan pada system atau organ manusia (misalnya gangguan pada jantung atau system pernapasan) atau kerusakan yang dapat dilihat pada daun tanaman.

Dampak kesehatan dan dampak lingkungan yang terjadi tergantunng pada besarnya konsenrasi pencemar diudara ambien.Bila memungkinkan pengukuran dampak dilakukan pada reseptor,tetapi pengukuran secara langsung terseebut umumnya cukup rumit dan mmbutuhkan biayaa tinggi bila dibandingkan dengan pengukuran tingkat konsentrasi pencemar di udara ambient.

Perkiraan besarnya damppak yang terjadi diprediksi dengan melihat hubungan statistic antara kosentrasi diudara ambien dengan respons gangguan kesehatan .Oleh sebab itu, pemantauan pencemar di udara ambient sangat penting untuk mengevaluasi tingkat konsentrasi yang terpajang pada reseptor. Data tersebut kemudiann digunakan untuk mengevaluasi dan

mengestimasi besaran dapak kesehatan dan kerusakan lingkungan yang disebabkan oleh pencemar udara tertentu.

Adapun bahan-bahhan yang merupakan penceemar udara yang disebabkan gas buang sebagai berikut:

1. Particulate Matter(PM 10)

Partikuat adalah padatan atau likuid di udara dalam bentuk asap , debu dan uap , yang dapat tertinggal diatmosfer dalam waktu yang lama. Disamping mengganggu estetik, partikel berukuran kecil di udara dapat terhisap kedalam sistem pernafasan dan menyebabkan penyakit gangguan pernafasan dan kerusakan paru-paru.partikulat juga merupakan sumber utama haze (kabut asap) yang menurunkan visibilitas.

Partikel yang terhisap kedalam system pernafasan akan disisihkan tergantung dari diameternya. Partikel berukuran besar akan tertaahan pada saluran pernafasan atas, sedangkan partikel kecil (inhalable) akan masuk ke paru-paru dan bertahan didalam tubuh dalam waktu yang lama.

2. Ozone(O3)

Ozone termasuk kedalam pencemar yang terbentuk diatmosfer dari reaksi fotokimia NOx dan HC. Ozon bersifat oksidator kuat,karena itu pencemaran oleh ozon troposferik dapat menyebabkan dampak yang merugikan bagi kesehatan manusia.

Emisi gas buang berupa NOx aadalah senyawa-senyawa pemicu pembentukan ozon.Senyawa ozon dilapisan atmosfer bawah,terbentuk akibat adanya reaksi fotokimia pada senyawa oksidasi nitrogen(NOx) dengan bantuan sinar matahari.

3. Carbon monoksida(CO)

Gas karbon monoksida adalah gas yang dihasilkan dari proses oksidasi bahan baker yang tidak sempurna.gas ini bersifat tidak berwarna,tidak berbau, tidak menyebabkan iritasi. Gas karbon monoksida masuk ketubuh manusia melalui pernafasan dan diabsorpsi didalam peredaran darah. Karbon monoksida akan berikatan dengan heamoglobin sebesar 240 kali lipat kemampuannya berikatan denga O2.

CO diproduksi dari bahan bakar fosil yang tidak sempurna, seperti bensin, minyak dan kayu bakar. Konsentrasi CO dapat meningkat disepanjang jalan raya yang padat lalu lintas dan menyebabkan pencemaran lokal.CO kadangkala muncul sebagai parameter kritis di lokasi pemantauan dikota-kota besar dengan kepadatan lalu lintas yang tinggi seperti Jakarta, Bandung , Surabaya , tetapi pada2 umumnya konsentrasi CO berada dibawah ambang batas Baku Mutu PP41/1999 (10,000ug/m3/24 jam).

4. Carbon dioxide(CO2)

Karbon dioxide adalah gas yang diemisikan dari sumber-sumber alamiah dan antropogenik. Karbon dioksida adalah gas yang secara alamiah berada diatmosfer bumi , berasal dari emisi gunung berapi dan aktivitas mikroba di tanah dan lautan.Masalah utama dari

peningkatan CO2 adalah perubahan iklim . Karbon dioksida adalah gas rumah kaca.karena potensi pemanasan globalnya.

5. Nitrogen Oxide(NOx)

Oksida nitrogen(NOx) adalah kontributor utama smog dan deposisi asam. Oksidasi nitrogen diproduksi terutama dari proses pembakaran bahan bakar fosil, seperti bensin, batu bara dan gas alam.

6. Sulfur Dioxide (SO2)

Sulfur dioxide adalah gas yang tidak berbau bila berada pada konsentrasi rendah, tetapi memberikan bau yang tajam pada konsentrsi pekat. Sulfur dioxide berasal dari pembakaran bahan bakar fosil, seperti minyak bumi dan batu bara.

7. Volatile Organics Compound (VOCs)

Senyawa organic volatile (VOCs) adalah senyawa oganik yang mudah menguap. VOCs dilepaskan dari pembakaran bahan bakar , seperti bensin, kayu, batu bara, bahan-bahan pelarut, cat, lem, dan lainnya.

Timbal adalah logam yang sangat toksik dan menyebabkan berbagai dampak kesehatan. Beban emisi suatu pencemar disuatu kota adalah total masa yang diemisikan dari sumber-sumber dalam suatu periode tertentu, misalnya dalam 1 tahun ,beban emisi dalam IE umumnya dilaporkan dalam unit masa per unit waktu (misal,ton SO/thun).

Tujuan dan kegunaan pembaharuan data IE adalah:

 Pengkajian kualitas udara  Pengamatan tren emisi

 Input pemodelan kualitas udara

 Mengevaluasi scenario di masa yang akan datang

 Panduan untuk menengembangkan dan menyempurnakan jaringan pemantau kualitas udara.

2.1. Ketersediaan Data Kualitas Udara

Pemantauan kulalitas udara dilakukan oleh beberapa lembaga pemerintah untuk berbagai tujuan. Data yang diperoleh dari pemantauan ini dipergunakan untuk menghitung indeks standar pencemar Udara (ISPU) dan ditampilkan pada papan display ISPU yang tersebar di beberapa lokasi di dalam kota. Perhitungan ISPU dilakukan berdasarkan data pemantauan selama 24 jam. Indeks ISPU untuk tiap parameter yang dipantau menunjukan kualitas udara selama periode 24 jam sebagai berikut:

 50<indeks<101 kualitas udara sedang  100<indeks<199 kualitas udara tidak sehat  00<indeks<299 kualitas udara sangat tidak sehat 2 dan >300 berbahaya.

2.3. MANFAAT UJI EMISI GAS BUANG KENDARAAN

Manfaat uji emisi untuk mengetahui efektivitas proses pembakaran bahan bakar pada mesin dengan cara menganalisis kandungan karbon monoksida (CO) dan Hidrokarbon (HC) yang terkandung didalam gas buang. Selain itu uji emisi juga berguna untuk mengetahui adanya kerusakan pada bagian-bagian mesin kendaraan,dan membantu saat melakukan setting campuran udara dan bahan bakar dengan tepat.

Sedangkan keuntungan dari uji emisi kita bisa memperoleh kepastian mengenai kinerja mesin kendaraan yang digunakan apakah dalam kondisi prima dan dapat diandalkan.

Pada prinsipnya, setiap pembakaran kendaraan akan menghasilkan CO2 sebagai sampah dan O2 terpakai sebagai pembakar. Dalam pembakaran yang sempurna, CO2 harus tinggi dan O2 rendah. CO2 merupakan indikasi dan tingkat efisiensi dari tingkat pembakaran mesin bensin.

Berdasarkan Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor : KEP-35/MENLH/10/1993 tentang ambang batas emisi gas buang kendaraan bermotor, kandungan CO pada mobil ditentukan maksimum 4,5 persen dan 3.000 ppm untuk HC. Jika indicator emissi gas buang kendaraan tidak diperhatikan, sangat membahayakan kesehatan manusia. Gas buangan dari mobil yang memiliki kadar HC tinggi bisa merusak system pernafasan. Untuk mendapatkan pembakaran yang efisien pada mesin kendaraan,diperlukan campuran udara bahan bakar yang tepat dan kompresi harus bagus.

2.4 Lokasi Pengambilan Sampel

Lokasi yang dipilih sebagai lokasi uji petik emisi kendaraan berada di kota Medan, Pada saat yang bersamaan juga dilakukan pengumpulan data karakteristik kendaraan yang dilakukan pengujian emisi seperti nomor registrasi kendaraan, pabrikan, umur kendaraan/tahun produksi, kapasitas silinder mesin, karburator dan sistem injeksi serta bahan bakar yang dipergunakan.

Pengukuran emisi dilakukan pada saat kondisi kendaran diam (idle) dan sudah beroperasi normal. Pengujian berlangsung singkat: pertama kondisi persneling dalam keadaan netral, dan pendingin udara dalam kabin kendaraan/AC dimatikan dan setelah itu dibiarkan dalam kondisi idle selama 30 detik. Setelah itu pedal gas ditekan hingga 2500 rpm kurang lebih selama 30 detik. Dengan menggunakan alat pengukuran emisi yang sangat sederhana ini,dapat digunakan untuk mengukur kadar emisi kendaraan yang langsung terlihat pada alat ukur voltmeter.

BAB 3

RANCANGAN ALAT

3.1 BLOK DIAGRAM SISTEM

3.2 FUNGSI MASING-MASING BLOK 1. CI berfungsi sebagai filter catu daya

2. LM 7812 berfungsi sebagai regulator 12 volt 3. C2 berfungsi sebagai filter dari Ic regulator

4. R9 360 berfungsi sebagai tahanan lampu indikator 5. LED berfungsi sebagai indikator

6. D1 in 2089 berfungsi sebagai penyearah dari PSA 7. LM 309H berfungsi sebagai penguat

8. R1 100 berfunngsi sebagai penahanan tegangan dari IC penguat

9. VR1 500 berfungsi sebagai penahan tegangan yang bisa diatur tahanannya yang keluar dari IC penguat.

10. T1-T2 berfungsi sebagai sensor suhu

11. 11. R2 - R3 - R4 - R5 - R6 berfungsi sebagai tahanan dari sensor 12. VR2 berfungsi sebagai tahanan yang dapat diubah dari sensor 13. LM 741 berfungsi sebagai penguat sinyal yang keluar dari sensor 14. M 1mA berfungsi sebagai pengukur tegangan atau arus

3.3 Negative Temperature Coefisien ( NTC )

Komponen ini digunakan sebagai sensor temperatur ( suhu) yang digunakan oleh banyak orang sebagai pendeteksi suhu, Tremistor terbuat dari bahan metal oksida seperti magnesium, nikel, tembaga, besi, seng dan alumunium. Bentuk dari komponen tersebut pada umumnya berbentuk manik, piringan, cincin, dan kemasan berbaut.

Karakteristik dari NTC tersebut dapat menonjolkan suatu nilai perubahan tajam dari suhu atau temperatur, biasanya perubahan temperatur itu berkisar antara 3,10% hingga 6,22% tiap derajat kenaikan temperatur dan semua itu berlawanan dengan karakteristik dari PTC . Karakteristik yang dimanfaatkan adalah tetapan waktu, tetapan terobosan ( disipasi ) dan perbandingan perlawanan..

1. Tetapan waktu termistor

Yaitu waktu untuk berubah pelawanan dengan harga 63% dari harga awalnya, pada borosan daya nol dengan harga lumrah 1 sampai 50 detik.

2. Tetapan terobosan ( disipasi )

Yaitu daya yang digunakan untuk menaikkan suhu termistor 1°C, dinyatakan dalam miliwatt per ° C. Dengan harga lumrah 1 sampai 10 mW/°C.

3. Perbandingan perlawanan

Yaitu perbandingan perlawanan pada 25°C terhadap 125°C dengan jangkah kira- kira 3 sampai 60

Termistor dapat digunakan diberbagai keperluan yang memerlukan nilai keakuratan yang cukup tinggi dari suatu hasil pengukuran. Termistor terdapat berbagai

macam bentuk dan kesemuanya dipadukan dengan letak lingkungan pengoprasian alat, cara pemasangannya yang sangat memerlukan tanggapan waktu terutama berkenaan dengan panas.

NTC mempunyai nilai-nilai 200 hingga 400 K dengan tujuh kurva baku dan nilai 27 hingga 40 M dengan sepuluh kurva baku dengan garis tengah dan hantaran yang berbeda. NTC terdapat berbagai macam pilihan sehingga kit dapat memanfaatkan dan memodifikasi nilai tersebut, termistor ini mempunyai daya kesensitifan yang sangat tinggi sehingga komponen tersebut dapat digunakan sebagai alat ukur yang sangat setabil dalam wakyu yang cukup lama.

Termistor dapat digunakan diberbagai keperluan yang memerlukan nilai keakuratan yang cukup tinggi dari suatu hasil pengukuran. Termistor terdapat berbagai macam bentuk dan kesemuanya dipadukan dengan letak lingkungan pegoprasian alat, cara pemasangannya yang sangat memerlukan tanggapan waktu terutama berkenaan dengan panas.

BAB 4

PENGUJIAN ALAT

4.1 Pengujian Rangkaian regulator

Pengujian pada bagian rangkaian power supplay ini dapat dilakukan dengan mengukur tegangan keluaran dari rangkaian ini dengan menggunakan volt meter analog. Dari hasil pengujian diperoleh tegangan keluaran sebesar + 5,1 volt.dan +12,2 volt Tegangan ini dipergunakan untuk mensupplay tegangan ke seluruh rangkaian sebagai penurun tegangan dari trafo step down tegangan 12 AC di ubah menjadi tegangan 12 DC dengan menggunakan 7812.

1. Mengetahui rangkaian regulator catu daya menggunakan IC regulator 7812. 2. Mengetahui cara kerja rangkaian regulator catu daya..

4.2 Prinsip Kerja Catu Daya Linear

Pada rangkaian penyearah yang hanya menggunakan dioda penyearah masih memiliki sinyal AC sehingga belum searah seperti halnya tegangan dc pada baterai. Sinyal AC yang tidak diinginkan ini dinamakan ripple. Faktor ripple adalah besarnya prosentase perbandingan antara tegangan ripple dengan tegangan dc yang dihasilkan.

Untuk memperkecil nilai ripple dapat digunakan filter kapasitor. Semakin besar nilai kapasitor maka akan semakin kecil nilai tegangan ripple.

Untuk memperoleh suatu catu daya dengan nilai keluaran yang tetap, maka dapat digunakan sebuah IC regulator 78xx untuk catu daya positif dan IC regulator 79xx untuk catu daya negatif.(xx adalah nilai tegangan yang dikeluarkan dari regulator tersebut.) Perangkat elektronika mestinya dicatu 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. Pada tulisan kali ini disajikan prinsip rangkaian catu daya (power supply) linier mulai dari rangkaian penyearah yang paling sederhana sampai pada catu daya yang ter-regulasi.

4.3 PENYEARAH (RECTIFIER)

Prinsip penyearah (rectifier) yang paling sederhana ditunjukkan pada gambar-1 berikut ini. Transformator (T1) diperlukan untuk menurunkan tegangan AC dari jala-jala listrik pada kumparan primernya menjadi tegangan AC yang lebih kecil pada kumparan sekundernya.

Pada rangkaian ini, 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 dengancenter 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.

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 teganganrippleyang 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. VLadalah tegangandischargeatau pengosongan kapasitor C, sehingga dapat

ditulis :

VL= VMe-T/RC

Jika persamaan (3) disubsitusi ke rumus (1), maka diperole

Vr= VM(1 - e-T/RC)

Jika T << RC, dapat ditulis : e-T/RC 1 - T/RC

sehingga jika ini disubsitusi ke rumus (4) dapat diperoleh persamaan yang lebih sederhana :

VM/R tidak lain adalah beban I, sehingga dengan ini terlihat hubungan antara beban arus I

dan nilai kapasitor C terhadap tegangan ripple Vr. Perhitungan ini efektif untuk

mendapatkan nilai tegangan ripple yang diinginkan. Vr= I T/C

Rumus ini mengatakan, jika arus beban I semakin besar, maka tegangan ripple

akan semakin besar. Sebaliknya jika kapasitansi C semakin besar, tegangan ripple akan semakin kecil. Untuk penyederhanaan biasanya dianggap T=Tp, yaitu periode satu gelombang sinus dari jala-jala listrik yang frekuensinya 50Hz atau 60Hz. Jika frekuensi jala-jala listrik 50Hz, maka T = Tp = 1/f = 1/50 = 0.02 det. Ini berlaku untuk penyearah setengah gelombang. Untuk penyearah gelombang penuh, tentu saja frekuensi gelombangnya dua kali lipat, sehingga T = 1/2 Tp = 0.01 det.

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.

Sebagai contoh, anda mendisain rangkaian penyearah gelombang penuh dari catu jala-jala listrik 220V/50Hz untuk mensuplai beban sebesar 0.5 A. Berapa nilai kapasitor

yang diperlukan sehingga rangkaian ini memiliki tegangan ripple yang tidak lebih dari 0.75 Vpp. Jika rumus (7) dibolak-balik maka diperoleh.

C = I.T/Vr= (0.5) (0.01)/0.75 = 6600 uF

Untuk kapasitor yang sebesar ini banyak tersedia tipe elco yang memiliki polaritas dan tegangan kerja maksimum tertentu. Tegangan kerja kapasitor yang digunakan harus lebih besar dari tegangan keluaran catu daya. Anda barangkali sekarang paham mengapa rangkaian audio yang anda buat mendengung, coba periksa kembali rangkaian penyearah catu daya yang anda buat, apakah tegangan ripple ini cukup mengganggu. Jika dipasaran tidak tersedia kapasitor yang demikian besar, tentu bisa dengan memparalel dua atau tiga buah kapasitor.

4.4 Voltage Regulator

Rangkaian penyearah sudah cukup bagus jika tegangan ripple-nya kecil, namun ada masalah 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 keluarnya 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 sesuai dengan keinginan. Oleh karena itu biasanya dalam rangkaian power supply maka IC Regulator tegangan ini selalu dipakai untuk stabilnya outputan tegangan.S.

Misalnya 7805 adalah regulator untuk mendapat tegangan +5 volt, 7812 regulator tegangan +12 volt dan seterusnya. Sedangkan seri 79XX misalnya adalah 7905 dan 7912 yang berturut-turut adalah regulator tegangan -5 dan -12 volt.Selain dari regulator tegangan tetap ada juga IC regulator yang tegangannya dapat diatur. Prinsipnya sama dengan regulator OP-amp yang dikemas dalam satu IC misalnya LM317 untuk regulator variable positif dan LM337 untuk regulator variable negatif. Bedanya resistor R1 dan R2 ada di luar IC, sehingga tegangan keluaran dapat diatur melalui resistor eksternal tersebut.

Rangkaian regulator yang paling sederhana ditunjukkan pada gambar 6. Pada rangkaian ini, zener bekerja pada daerahbreakdown, sehingga menghasilkan tegangan output yang

sama dengan tegangan zener atau Vout = Vz.

Prinsip rangkaian catu daya yang seperti ini disebut shunt regulator, salah satu ciri khasnya adalah komponen regulator yang paralel dengan beban. Ciri lain dari shunt regulator adalah, rentan terhadap short-circuit. Perhatikan jika Vout terhubung singkat (short-circuit) maka arusnya tetap I = Vin/R1. Disampingregulator shunt, ada juga yang disebut denganregulator seri. Prinsip utama regulator seri seperti rangkaian pada gambar 7 berikut ini. Pada rangkaian ini tegangan keluarannya adalah:

VBE adalah tegangan base-emitor dari transistor Q1 yang besarnya antara 0.2 - 0.7 volt

tergantung dari jenis transistor yang digunakan. Dengan mengabaikan arus IB yang

mengalir pada base transistor, dapat dihitung besar tahanan R2 yang diperlukan adalah : R2 = (Vin- Vz)/Iz

Iz adalah arus minimum yang diperlukan oleh dioda zener untuk mencapai tegangan

breakdown zener tersebut. Besar arus ini dapat diketahui dari datasheet yang besarnya lebih kurang 20 mA.

Jika diperlukan catu arus yang lebih besar, tentu perhitungan arus base IB pada

rangkaian di atas tidak bisa diabaikan lagi. Dimana seperti yang diketahui, besar arus IC akan berbanding lurus terhadap arus IB atau dirumuskan dengan IC = IB. Untuk

keperluan itu, transistor Q1 yang dipakai bisa diganti dengan transistor Darlington yang biasanya memiliki nilai  yang cukup besar. Dengan transistor Darlington, arus base yang kecil bisa menghasilkan arus IC yang lebih besar.

Teknik regulasi yang lebih baik lagi adalah dengan menggunakan Op-Amp untuk men-drive transistor Q, seperti pada rangkaian gambar 8. Dioda zener disini tidak langsung memberi umpan ke transistor Q, melainkan sebagai tegangan referensi bagi Op-Amp IC1. Umpan balik pada pin negatif Op-amp adalah cuplikan dari tegangan keluar regulator, yaitu :

Vin(-)= (R2/(R1+R2)) Vout

Jika tegangan keluar Vout menaik, maka tegangan Vin(-) juga akan menaik sampai

tegangan ini sama dengan tegangan referensi Vz. Demikian sebaliknya jika tegangan keluar Vout menurun, misalnya karena suplai arus ke beban meni2ngkat, Op-amp akan

menjaga kestabilan di titik referensi Vz dengan memberi arus IB ke transistor Q1.

Sehingga pada setiap saat Op-amp menjaga kestabilan :

Dengan mengabaikan tegangan VBEtransistor Q1 dan mensubsitusi rumus (11) ke dalam

rumus (10) maka diperoleh hubungan matematis :

Vout= ( (R1+R2)/R2) Vz

Pada rangkaian ini tegangan output dapat diatur dengan mengatur besar R1 dan R2.Sekarang mestinya tidak perlu susah payah lagi mencari op-amp, transistor dan komponen lainnya untuk merealisasikan rangkaian regulator seperti di atas. Karena rangkaian semacam ini sudah dikemas menjadi satu IC regulator tegangan tetap. Saat ini sudah banyak dikenal komponen seri 78XX sebagai regulator tegangan tetap positif dan seri 79XX yang merupakan regulator untuk tegangan tetap negatif. Bahkan komponen ini biasanya sudah dilengkapi dengan pembatas arus (current limiter) dan juga pembatas suhu (thermal shutdown). Komponen ini hanya tiga pin dan dengan menambah beberapa komponen saja sudah dapat menjadi rangkaian catu daya yang ter-regulasi dengan baik.

Hanya saja perlu diketahui supaya rangkaian regulator dengan IC tersebut bisa bekerja, tegangan input harus lebih besar dari tegangan output regulatornya. Biasanya perbedaan tegangan Vin terhadap Vout yang direkomendasikan ada di dalam datasheet

komponen tersebut. Pemakaian heatshink (aluminium pendingin) dianjurkan jika komponen ini dipakai untuk men-catu arus yang besar. Di dalam datasheet, komponen seperti ini maksimum bisa dilewati arus mencapai 1 A.

BAB 5 PENUTUP

5.1 KESIMPULAN

1. Integrated Circuit ( IC ) 7812 adalah komponen yang dapat mengatur tegangan 12 volt, Sehingga keluarannya yang dihasilkan tetap.

2. Jika arus tidak stabil maka sensor tetap akan membaca tetapi hasil yang diperoleh tidak akurat, sehingga diperlukan IC 7812 sebagai penstabilnya.

3. 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,yaitu dengan menggunakan IC 7812 sebagai pengatur stabilnya arus tersebut

5.2 SARAN

1. Bagi kendaraan yang emisi gas buangnya dibawah standart yang telah ditentukan diharapkan agar segera mengservice kendaraannya agar memenuhi standart yang telah ditentukan tersebut.

2. Bagi pengguna kendaraan diharapkan segera melakukan pengecekkan pada mesin dan bahan bakar yang digunakan apakah sudah layak atau tidak ( memenuhi standart) .

DAFTAR PUSTAKA

Ensiklopedi Rangkaian Elektronika. 1997. Edisi ke-1. Jakarta : PT. Gramedia IG. J. A. Stanley. 1987.Electronic For The Beginner. Bandung : C. V. Pioner Jaya. Massimoen dan Mardimin. 1980.Elektronika.Solo : Tiga Serangkai.

William David Cooper. 1992. Electronic Instrumentation and Measurement Techniques.Prentice-Hall : N. J. USA.

http:// www. hoby. elec. org/ . Diakses tanggal 22 Maret, 2003 http:// www. brain pop. com. Diakses tanggal 18 Mei, 2005. http:// www. catalog. loc. gav. Diakses tanggal 18 Mei, 2005. http:// www. discovery kids. com. Diakses tanggal 18 Mei, 2005.

http:// www. earth observatory. nasa. Gav. Diakses tanggal 18 Mei, 2005. http:// www. earthquake. usgs. org/4 kids. Diakses tanggal 18 Mei, 2005. http:// www. Thejakartapost.com. Diakses tanggal 01 Mei, 2006.

LAMPIRAN A : SKEMA RANGKAIAN ALAT PENGANALISA EMISI GAS BUANG KENDARAAN SISTEM ANALOG

LAMPIRAN C : AKSESORIES ALAT PENGANALISA EMISI GAS BUANG

Gambar Nama

Konektor

Knop

Spicer dan kelengkapannya

Konektor baterai 9V

LAMPIRAN D : LAYOUT PCB ALAT PENGANALISA EMISI GAS BUANG KENDARAAN SISTEM ANALOG

BAB 5 PENUTUP

5.1 KESIMPULAN

1. Integrated Circuit ( IC ) 7812 adalah komponen yang dapat mengatur tegangan 12 volt, Sehingga keluarannya yang dihasilkan tetap.

2. Jika arus tidak stabil maka sensor tetap akan membaca tetapi hasil yang diperoleh tidak akurat, sehingga diperlukan IC 7812 sebagai penstabilnya.

3. 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,yaitu dengan menggunakan IC 7812 sebagai pengatur stabilnya arus tersebut

5.2 SARAN

1. Bagi kendaraan yang emisi gas buangnya dibawah standart yang telah ditentukan diharapkan agar segera mengservice kendaraannya agar memenuhi standart yang telah ditentukan tersebut.

2. Bagi pengguna kendaraan diharapkan segera melakukan pengecekkan pada mesin dan bahan bakar yang digunakan apakah sudah layak atau tidak ( memenuhi standart) .

DAFTAR PUSTAKA

Ensiklopedi Rangkaian Elektronika. 1997. Edisi ke-1. Jakarta : PT. Gramedia IG. J. A. Stanley. 1987.Electronic For The Beginner. Bandung : C. V. Pioner Jaya. Massimoen dan Mardimin. 1980.Elektronika.Solo : Tiga Serangkai.

William David Cooper. 1992. Electronic Instrumentation and Measurement Techniques.Prentice-Hall : N. J. USA.

http:// www. hoby. elec. org/ . Diakses tanggal 22 Maret, 2003 http:// www. brain pop. com. Diakses tanggal 18 Mei, 2005. http:// www. catalog. loc. gav. Diakses tanggal 18 Mei, 2005. http:// www. discovery kids. com. Diakses tanggal 18 Mei, 2005.

http:// www. earth observatory. nasa. Gav. Diakses tanggal 18 Mei, 2005. http:// www. earthquake. usgs. org/4 kids. Diakses tanggal 18 Mei, 2005. http:// www. Thejakartapost.com. Diakses tanggal 01 Mei, 2006.

LAMPIRAN A : SKEMA RANGKAIAN ALAT PENGANALISA EMISI GAS BUANG KENDARAAN SISTEM ANALOG

LAMPIRAN B : SKEMA RANGKAIAN PEMBENTUK IC 741

LAMPIRAN C : AKSESORIES ALAT PENGANALISA EMISI GAS BUANG

Gambar Nama

Konektor Knop

Spicer dan kelengkapannya

Konektor baterai 9V

Head sink IC dan Transistor

LAMPIRAN D : LAYOUT PCB ALAT PENGANALISA EMISI GAS BUANG KENDARAAN SISTEM ANALOG