Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Beban Elektronik Pengujian Regulasi Catu Daya
BEBAN ELEKTRONIK UNTUK PENGUJIAN REGULASI CATU DAYA
oleh
Mamo Monica Ratu Udju
NIM : 612012703
Skripsi
Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh
Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Elektro
Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer
Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga
Juli 2015
BEBAN ELEKTRONIK UNTUK PENGUJIAN REGULASI CATU DAYA
oleh
Mamo Monica Ratu Udju
NIM : 612012703
Skripsi ini telah diterima dan disahkan
Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh
Gelar Sarjana Teknik
dalam
Konsentrasi Teknik Elektronika
Program Studi Teknik Elektro
Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer
Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga
Disahkan oleh :
Pembimbing I
F. Dalu Setiaji., M.T.
Tgl : ...................................
Pembimbing II
Deddy Susilo, M.Eng.
Tgl : ............................
PENYATAAN BEBAS PLAGIAT
Saya yang bertanda tangan dibawah ini :
NAMA
: Mamo Monica Ratu Udju
NIM
: 6120012703
JUDUL SKRIPSI
: Beban Elektronik Untuk Pengujian Regulasi Catu Daya
Menyatakan bahwa skripsi tersebut bebas plagiat. Apabila ternyata ditemukan
unsur plagiat didalam skripsi saya, maka saya bersedia mendapatkan sanksi apapun
sesuai aturan yang berlaku.
Salatiga,
2 September 2015
Mamo Monica Ratu Udju
INTISARI
Catu daya merupakan piranti elektronika yang dirancang untuk memberikan
daya pada piranti elektronika lainnya.Saat merakit sebuah catu daya, diperlukan satu
cara untuk mengetahui apakah catu daya tersebut dapat bekerja sesuai dengan kondisi
kerja normalnya atau sesuai yang dirancang. Catu daya perlu diuji dengan sesuatu yang
dapat mensimulasi sebuah beban. Karena itu pada tugas akhir ini dirancang sebuah
beban elektronik yang dapat digunakan untuk menguji catu daya. Salah satunya adalah
pengujian terhadap regulasi tegangan dari catu daya, yaitu berapa perubahan tegangan
output ketika perubahan arus beban dari minimal ke maximal.
Pengujian alat telah dilakukan pada GW Laboratory DC Power Supply model
GPR-3030, dengan spesifikasi tegangan maksimum 30 volt dan arus 3 ampere. Hasil
pengujian menunjukan bahwa beban elektronik dapat menarik arus bervariasi dari 0.1
sampai 3 ampere pada tegangan 30 volt.
ABSTRACT
Power supply is an electronic device designed to provide power to other
electronic devices. When assembling a power supply, needed a way to determine
whether the power supply can work according with its normal working conditions or as
designed. Power supply needs to be tested with something that can simulate a load.
Therefore in this thesis designed an electronic load that can be used to test the power
supply. One is the testing of the voltage regulation of the power supply, ie how changes
in the output voltage when the load current changes from minimum to maximum.
Tests have been conducted on the GW apparatus Laboratory DC Power Supply
GPR-3030 models, with maximum voltage specification of 30 volts and current of 3
amperes. The test results showed that the electronic load can draw current from 0.1 to 3
amperes at a maximum voltage of 30 volts.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala berkat
dan anugerah yang telah diberikan-Nya pada penulis. Sehingga penulis dapat
menyelesaikan perancangan serta penulisan skripsi sebagai syarat untuk menyelesaikan
studi di Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana.
Pada kesempatan ini penulis juga hendak mengucapkan terimakasih kepada
berbagai pihak baik secara langsung maupun tidak telah membantu penulis dalam
menyelesaikan skripsi ini :
1. Tuhan Yesus Kristus atas kasih karunia dan penyertaan yang diberikan-Nya
sehingga penulis bisa mengerjakan dan menyelesaikan skripsi dengan baik
2. Keluarga penulis bapak Ruben Ratu Udju, mama Upik, K olly, adek riu, dan
saudara-saudara saya yang tidak bisa disebutkan satu persatu. Terimakasih
atas semangat dan motivasinya secara langsung maupun tidak langsung,
dukungan dari kalian selalu membuatku bersemangat mengerjakan skripsi
ini.
3. Bapak F. Dalu Setiajji., M.T. dan Deddy Susilo, M.Eng selaku pembimbing I
dan pembimbing II. Terimakasih atas arahan, bimbingan dan pengajarannya
sehingga dapat menyelesaikan skripsi ini.
4. Seluruh staff dosen, karyawan dan laboran FTEK, Mbak Rista, Mbak Vera,
Mbak Dita, Pak Budi, Pak Harto, Pak Bambang serta Mas hari.
5. My beloved Ostap Lamaliwa yang selalu ada dalam susah senang, selalu
memberi semangat dan mendoakan dalam kondisi apapun.
6. DK, Krisna, Ivan, Jembling, Wikan, Grace, Yuli dan yang lainnya yang
selalu ada menemani hari-hari di lab skripsi.
7. Teman-teman seangkatan 2004 yang tidak bisa disebutkan satu persatu.
8. Priska, clau, Gloria, oma nia, kiki, dan teman-teman kost putri sion yang
selalu ada dalam kondisi susah, senang, sedih, dan bahagia.
9. Dan berbagai pihak yang tidak bisa disebutkan satu persatu, terimakasih buat
semuanya.
Sebagai kalimat penutup, penulis mengharapkan skripsi ini dapat member
manfaat yang krusial bagi pihak yang membacanya. Karena kekurangan dan
keterbatasan yang penulis miliki menjadikan skripsi ini jauh dari sempurna. Maka dari
itu kritik dan saran yang membangun akan saya terima dengan besar hati
Salatiga, 1 Juli 2015
Penulis
Mamo Monica Ratu Udju
DAFTAR ISI
INTISARI
. ............................................................................................. ………
i
INTISARI
. ............................................................................................ ………
ii
KATA PENGANTAR .................................................................................................... iii
DAFTAR ISI ...................................................................................................................v
DAFTAR GAMBAR ..................................................................................................... vii
DAFTAR TABEL ............................................................................................... ……viii
BAB I
PENDAHULUAN …………………………………………………… 1
1.1.Latar belakang ……………………………………………………. 1
1.2.Tujuan………………………………………………....……………2
1.3.Spesifikasi sistem ………………………………………………… 2
1.4.Sistematika penulisan
BAB II
DASAR TEORI
………………………………… ………2
………………………………………… ………3
2.1. MOSFET ………………………………………………… ………3
2.2. Operational Amplifier (Penguat Operasional)……………… …….5
2.2.1. Non-Inverting Amplifier ……………………………… ……6
2.2.1.1. Op-Amp sebagai Voltage Follower …… ………....7
2.3. Mikrokontroler ATMega32………………………………………. 8
2.4. Sensor Suhu LM35……………………………………………… 10
2.5.Hall Effect Sensor ………………………………………………. 11
2.6.Digital
to
Analog
Converter
menggungakan
Pulse
Width
Modulation................................................................................... 12
BAB III
PERANCANGAN ALAT……………………………………………14
3.1. Gambaran sistem ………..…………………………………….
14
3.2. Perancangan Perangkat Keras …...……………………………... 15
3.2.1. Modul Active Lload..............................................................15
3.2.2. Modul Mikrokontroler……………………………....……..17
3.2.3. Keypad………………………………………………....…..18
3.2.4. Modul penampil LCD………………………………......….19
3.2.4. PWM – DAC………………………………....…………....20
3.3. Perancangan Perangkat Lunak…………………………….....……21
BAB IV
PENGUJIAN DAN ANALISA……………………....……………….24
4.1. Pengujian Modul mikrokontroler…………………….....………....24
4.1.1. Pengujian PWM-DAC……………………….....…………..24
4.1.2. Pengujian sensor suhu………………………………......…..25
4.2. Pengujian Modul active load…………………………………........28
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN…………………………….....……….31
DAFTAR PUSTAKA…………………………………………………………….....…32
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Simbol MOSFET enhancement tipe n dan tipe p ........................................3
Gambar 2.2. Karakteristik MOSFET ................................................................................4
Gambar 2.3. Model internal op-amp .................................................................................5
Gambar 2.4.Rangkaian penguat non-inverting .................................................................6
Gambar 2.5.Rangkaian voltage follower ..........................................................................7
Gambar 2.6.Konfigurasi pin ATMega32 ..........................................................................9
Gambar 2.7.Sensor suhu LM35 ......................................................................................10
Gambar 2.8. Cara kerja sensor efek hall ……………………………………………… 11
Gambar 2.9. Sinyal PWM ...............................................................................................13
Gambar 3.1. Blok Diagram alat .....................................................................................14
Gambar 3.2. Rangkaian active load ................................................................................15
Gambar 3.3. Skema modul mikrokontroler ....................................................................17
Gambar 3.4. Skema keypad 4x4 .....................................................................................18
Gambar 3.5. LCD karakter 16x2 ....................................................................................19
Gambar 3.6. Blok PWM DAC ........................................................................................20
Gambar 3.7. Diagram alir mikrokontroler ......................................................................22
Gambar 4.1. Grafik tegangan PWM-DAC yang terukur terhadap tegangan PWM-DAC
yang dihitung ………………………………………………………………………….25
Gambar 4.2. Grafik suhu terhadap tegangan LM35 .......................................................26
Gambar 4.3. Grafik pengukuran suhu active load ..........................................................27
Gambar 4.4. Pengujian beban elektronik ........................................................................28
Gambar 4.5.Grafik pengujian modul active load pertamasaat ID divariasi ....................29
Gambar 4.6. Grafik %regulasi terhadap VPSU.................................................................30
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1. Tabel kofigurasi pin ATMega32. ..............................................................
17
Tabel 3.2. Tabel konfigurasi pin keypad ........................................................................18
Tabel 3.3. Tabel konfigurasi pin LCD16x2 ....................................................................19
Tabel 4.1.Tabel pengujian PWM-DAC ..........................................................................23
Tabel 4.2. Hasil pengujian LM35 ...................................................................................24
Tabel 4.3. Pengukuran suhu pada active load saat Id = 1 ampere ..................................25
Tabel 4.4. Pengukuran suhu pada active load saat Id = 3 ampere ..................................26
Tabel 4.5. Tabel pengujian modul active loadpertama saat ID divariasi e ......................27
Tabel 4.6. Regulasi beban power supply yang diuji .......................................................28
Tabel 4.7. Disipasi daya pada MOSFET ........................................................................30
oleh
Mamo Monica Ratu Udju
NIM : 612012703
Skripsi
Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh
Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Elektro
Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer
Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga
Juli 2015
BEBAN ELEKTRONIK UNTUK PENGUJIAN REGULASI CATU DAYA
oleh
Mamo Monica Ratu Udju
NIM : 612012703
Skripsi ini telah diterima dan disahkan
Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh
Gelar Sarjana Teknik
dalam
Konsentrasi Teknik Elektronika
Program Studi Teknik Elektro
Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer
Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga
Disahkan oleh :
Pembimbing I
F. Dalu Setiaji., M.T.
Tgl : ...................................
Pembimbing II
Deddy Susilo, M.Eng.
Tgl : ............................
PENYATAAN BEBAS PLAGIAT
Saya yang bertanda tangan dibawah ini :
NAMA
: Mamo Monica Ratu Udju
NIM
: 6120012703
JUDUL SKRIPSI
: Beban Elektronik Untuk Pengujian Regulasi Catu Daya
Menyatakan bahwa skripsi tersebut bebas plagiat. Apabila ternyata ditemukan
unsur plagiat didalam skripsi saya, maka saya bersedia mendapatkan sanksi apapun
sesuai aturan yang berlaku.
Salatiga,
2 September 2015
Mamo Monica Ratu Udju
INTISARI
Catu daya merupakan piranti elektronika yang dirancang untuk memberikan
daya pada piranti elektronika lainnya.Saat merakit sebuah catu daya, diperlukan satu
cara untuk mengetahui apakah catu daya tersebut dapat bekerja sesuai dengan kondisi
kerja normalnya atau sesuai yang dirancang. Catu daya perlu diuji dengan sesuatu yang
dapat mensimulasi sebuah beban. Karena itu pada tugas akhir ini dirancang sebuah
beban elektronik yang dapat digunakan untuk menguji catu daya. Salah satunya adalah
pengujian terhadap regulasi tegangan dari catu daya, yaitu berapa perubahan tegangan
output ketika perubahan arus beban dari minimal ke maximal.
Pengujian alat telah dilakukan pada GW Laboratory DC Power Supply model
GPR-3030, dengan spesifikasi tegangan maksimum 30 volt dan arus 3 ampere. Hasil
pengujian menunjukan bahwa beban elektronik dapat menarik arus bervariasi dari 0.1
sampai 3 ampere pada tegangan 30 volt.
ABSTRACT
Power supply is an electronic device designed to provide power to other
electronic devices. When assembling a power supply, needed a way to determine
whether the power supply can work according with its normal working conditions or as
designed. Power supply needs to be tested with something that can simulate a load.
Therefore in this thesis designed an electronic load that can be used to test the power
supply. One is the testing of the voltage regulation of the power supply, ie how changes
in the output voltage when the load current changes from minimum to maximum.
Tests have been conducted on the GW apparatus Laboratory DC Power Supply
GPR-3030 models, with maximum voltage specification of 30 volts and current of 3
amperes. The test results showed that the electronic load can draw current from 0.1 to 3
amperes at a maximum voltage of 30 volts.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala berkat
dan anugerah yang telah diberikan-Nya pada penulis. Sehingga penulis dapat
menyelesaikan perancangan serta penulisan skripsi sebagai syarat untuk menyelesaikan
studi di Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana.
Pada kesempatan ini penulis juga hendak mengucapkan terimakasih kepada
berbagai pihak baik secara langsung maupun tidak telah membantu penulis dalam
menyelesaikan skripsi ini :
1. Tuhan Yesus Kristus atas kasih karunia dan penyertaan yang diberikan-Nya
sehingga penulis bisa mengerjakan dan menyelesaikan skripsi dengan baik
2. Keluarga penulis bapak Ruben Ratu Udju, mama Upik, K olly, adek riu, dan
saudara-saudara saya yang tidak bisa disebutkan satu persatu. Terimakasih
atas semangat dan motivasinya secara langsung maupun tidak langsung,
dukungan dari kalian selalu membuatku bersemangat mengerjakan skripsi
ini.
3. Bapak F. Dalu Setiajji., M.T. dan Deddy Susilo, M.Eng selaku pembimbing I
dan pembimbing II. Terimakasih atas arahan, bimbingan dan pengajarannya
sehingga dapat menyelesaikan skripsi ini.
4. Seluruh staff dosen, karyawan dan laboran FTEK, Mbak Rista, Mbak Vera,
Mbak Dita, Pak Budi, Pak Harto, Pak Bambang serta Mas hari.
5. My beloved Ostap Lamaliwa yang selalu ada dalam susah senang, selalu
memberi semangat dan mendoakan dalam kondisi apapun.
6. DK, Krisna, Ivan, Jembling, Wikan, Grace, Yuli dan yang lainnya yang
selalu ada menemani hari-hari di lab skripsi.
7. Teman-teman seangkatan 2004 yang tidak bisa disebutkan satu persatu.
8. Priska, clau, Gloria, oma nia, kiki, dan teman-teman kost putri sion yang
selalu ada dalam kondisi susah, senang, sedih, dan bahagia.
9. Dan berbagai pihak yang tidak bisa disebutkan satu persatu, terimakasih buat
semuanya.
Sebagai kalimat penutup, penulis mengharapkan skripsi ini dapat member
manfaat yang krusial bagi pihak yang membacanya. Karena kekurangan dan
keterbatasan yang penulis miliki menjadikan skripsi ini jauh dari sempurna. Maka dari
itu kritik dan saran yang membangun akan saya terima dengan besar hati
Salatiga, 1 Juli 2015
Penulis
Mamo Monica Ratu Udju
DAFTAR ISI
INTISARI
. ............................................................................................. ………
i
INTISARI
. ............................................................................................ ………
ii
KATA PENGANTAR .................................................................................................... iii
DAFTAR ISI ...................................................................................................................v
DAFTAR GAMBAR ..................................................................................................... vii
DAFTAR TABEL ............................................................................................... ……viii
BAB I
PENDAHULUAN …………………………………………………… 1
1.1.Latar belakang ……………………………………………………. 1
1.2.Tujuan………………………………………………....……………2
1.3.Spesifikasi sistem ………………………………………………… 2
1.4.Sistematika penulisan
BAB II
DASAR TEORI
………………………………… ………2
………………………………………… ………3
2.1. MOSFET ………………………………………………… ………3
2.2. Operational Amplifier (Penguat Operasional)……………… …….5
2.2.1. Non-Inverting Amplifier ……………………………… ……6
2.2.1.1. Op-Amp sebagai Voltage Follower …… ………....7
2.3. Mikrokontroler ATMega32………………………………………. 8
2.4. Sensor Suhu LM35……………………………………………… 10
2.5.Hall Effect Sensor ………………………………………………. 11
2.6.Digital
to
Analog
Converter
menggungakan
Pulse
Width
Modulation................................................................................... 12
BAB III
PERANCANGAN ALAT……………………………………………14
3.1. Gambaran sistem ………..…………………………………….
14
3.2. Perancangan Perangkat Keras …...……………………………... 15
3.2.1. Modul Active Lload..............................................................15
3.2.2. Modul Mikrokontroler……………………………....……..17
3.2.3. Keypad………………………………………………....…..18
3.2.4. Modul penampil LCD………………………………......….19
3.2.4. PWM – DAC………………………………....…………....20
3.3. Perancangan Perangkat Lunak…………………………….....……21
BAB IV
PENGUJIAN DAN ANALISA……………………....……………….24
4.1. Pengujian Modul mikrokontroler…………………….....………....24
4.1.1. Pengujian PWM-DAC……………………….....…………..24
4.1.2. Pengujian sensor suhu………………………………......…..25
4.2. Pengujian Modul active load…………………………………........28
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN…………………………….....……….31
DAFTAR PUSTAKA…………………………………………………………….....…32
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Simbol MOSFET enhancement tipe n dan tipe p ........................................3
Gambar 2.2. Karakteristik MOSFET ................................................................................4
Gambar 2.3. Model internal op-amp .................................................................................5
Gambar 2.4.Rangkaian penguat non-inverting .................................................................6
Gambar 2.5.Rangkaian voltage follower ..........................................................................7
Gambar 2.6.Konfigurasi pin ATMega32 ..........................................................................9
Gambar 2.7.Sensor suhu LM35 ......................................................................................10
Gambar 2.8. Cara kerja sensor efek hall ……………………………………………… 11
Gambar 2.9. Sinyal PWM ...............................................................................................13
Gambar 3.1. Blok Diagram alat .....................................................................................14
Gambar 3.2. Rangkaian active load ................................................................................15
Gambar 3.3. Skema modul mikrokontroler ....................................................................17
Gambar 3.4. Skema keypad 4x4 .....................................................................................18
Gambar 3.5. LCD karakter 16x2 ....................................................................................19
Gambar 3.6. Blok PWM DAC ........................................................................................20
Gambar 3.7. Diagram alir mikrokontroler ......................................................................22
Gambar 4.1. Grafik tegangan PWM-DAC yang terukur terhadap tegangan PWM-DAC
yang dihitung ………………………………………………………………………….25
Gambar 4.2. Grafik suhu terhadap tegangan LM35 .......................................................26
Gambar 4.3. Grafik pengukuran suhu active load ..........................................................27
Gambar 4.4. Pengujian beban elektronik ........................................................................28
Gambar 4.5.Grafik pengujian modul active load pertamasaat ID divariasi ....................29
Gambar 4.6. Grafik %regulasi terhadap VPSU.................................................................30
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1. Tabel kofigurasi pin ATMega32. ..............................................................
17
Tabel 3.2. Tabel konfigurasi pin keypad ........................................................................18
Tabel 3.3. Tabel konfigurasi pin LCD16x2 ....................................................................19
Tabel 4.1.Tabel pengujian PWM-DAC ..........................................................................23
Tabel 4.2. Hasil pengujian LM35 ...................................................................................24
Tabel 4.3. Pengukuran suhu pada active load saat Id = 1 ampere ..................................25
Tabel 4.4. Pengukuran suhu pada active load saat Id = 3 ampere ..................................26
Tabel 4.5. Tabel pengujian modul active loadpertama saat ID divariasi e ......................27
Tabel 4.6. Regulasi beban power supply yang diuji .......................................................28
Tabel 4.7. Disipasi daya pada MOSFET ........................................................................30