Laporan Dasar Sistem Kontrol Integrator
LAPORAN PRAKTEK
DASAR SISTEM KONTROL
PERCOBAAN II
PENGATUR INTEGRATOR
Disusun oleh :
Nama
: Lyla Diah Susanti
NIM
: 41412110113
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS MERCU BUANA
JAKARTA
2013
Laporan Praktikum Dasar Sistem Kontrol
2013
Q
PRAKTIKUM
DASAR SISTEM KONTROL
Distribusi
No. Dokumen
Tgl. Efektif
Jurusan Teknik Elektro
PERCOBAAN II
PENGATUR INTEGRATOR
TUJUAN
Setelah melaksanakan percobaan ini, Anda diharapkan dapat :
1. Memahami sifat dari pengatur integrator
2. Memahami metode dari pengoperasian pengatur integrator
Nama Fungsi
Dibuat oleh
Kepala Laboratorium Teknik Elektro
Disetujui oleh
Kepala Prodi Teknik Elektro
Praktikum Dasar Sistem Kontrol: Pengatur Integrator (Pengatur I)
Laboraturium Teknik Elektro Universitas Mercu Buana
Paraf
Page 2
Laporan Praktikum Dasar Sistem Kontrol
2013
PERCOBAAN II
PENGATUR RPOPORSI (Pengatur I)
I.
Tujuan
Setelah menyelesaikan topik ini diharapkan anda dapat menjelaskan metode
dari pengoperasian pengatur integrator (Pengatur I).
II.
Pendahuluan
Perhatikan rangkaian di bawah ini:
Apabila sinyal inputnya berupa gelombang segiempat (square wave) maka
pada outputnya akan berubah secara linier.
Arus akan mengalir melalui R hanya apabila V ¿ tidak sama dengan
V ref
dimana arus ini akan mengisi muatan pada kondensator C.
Selanjutnya apabila tegangan pada R adalah tetap atau konstan maka arus
pengisian muatan pada kondensator juga akan konstan karena itu tegangan
pada kondensator akan berubah secara linier pula.
Praktikum Dasar Sistem Kontrol: Pengatur Integrator (Pengatur I)
Laboraturium Teknik Elektro Universitas Mercu Buana
Page 3
Laporan Praktikum Dasar Sistem Kontrol
2013
Untuk lebih jelasnya perhatikan gambar 2.2 di bawah ini:
Dari rangkaian di atas, apabila R = 100 K, C = 1 µF, dan V ¿ = 3 Volt serta
V ref
= +3 Volt dengan kondisi kondensator dianggap masih kosong, maka
prinsip kerja dari rangkaian tersebut adalah sebagai berikut:
a. Mula-mula V ¿ = V ref
sehingga pada rangkaian tersebut tidak
mengalir arus, karena itu kondensator belum ada pengisian muatan.
Karena V c
= 0 maka V out
= V ¿ = V ref
= 3 Volt.
b. Pada saat T 0 , V ¿ = 4 Volt dan tetap selama 0,2 detik. Selama 0,2
detik ini besarnya arus yang mengalir pada R adalah:
I=
V ¿−V ref 4−3
=
=10 µA
R
100 K
Arus ini adalah tetap atau konstan serta akan mengisi muatan pada
kondensator, sehingga terminal sebelah kiri dari kondensator ini menjadi
bermuatan positif dan terminal sebelah kanannya berpolaritas negatif.
Praktikum Dasar Sistem Kontrol: Pengatur Integrator (Pengatur I)
Laboraturium Teknik Elektro Universitas Mercu Buana
Page 4
Laporan Praktikum Dasar Sistem Kontrol
2013
c. Selama 0,2 detik tersebut banyaknya muatan yang terdapat pada
kondensator adalah:
Q=I.t
= 10 µA . 0,2 detik
= 10 . 10−6 x 0,2
= 2 µ Coloumb
Karena itu besarnya tegangan pada kondensator adalah:
−6
Q 2. 10
V c= =
=2 Volt
C 1. 10−6
d. Selanjutnya pada saat t = 0,2 detik, berlaku:
V out =¿
V ref
−V c
= 3−2
= 1 Volt
dimana pada saat ini ( saat t = 0,2 detik), V ¿ menjadi sebesar 2 Volt,
sehingga arus yang mengalir pada R adalah:
I=
V ¿−V ref 2−3
=
=−10 µA
R
100 K
Dari perhitungan di atas ternyata besarnya arus ini adalah negatif. Ini
berarti bahwa arah arusnya sekarang jadi berlawanan dengan arus
semula. Karena itu kondensator ini diisi muatantetapi dengan
polaritasnya yang berlawanan, tentunya setelah kondensator melepas
muatannya.
e. Selama waktu t = 0,2 sampai t = 1 detik pada kondensator terdapat
muatan sebesar:
Q = -10 . 10−6 x (1 - 0,2 det)
Praktikum Dasar Sistem Kontrol: Pengatur Integrator (Pengatur I)
Laboraturium Teknik Elektro Universitas Mercu Buana
Page 5
Laporan Praktikum Dasar Sistem Kontrol
2013
= -8 µ Coloumb
Sehingga besarnya tegangn pada kondensatorsekarang adalah:
V c=
Q 8. 10−6
=
=−8 Volt
C 1. 10−6
f. Sehingga besarnya tegangan pada kondensator pada saat t = 1 detik ini
adalah:
V c =¿
2 – 8 = - 6 Volt
Sementara itu bagian sebelah kiri dari kondensator berpolaritas negatif
dan sebelah kanannya berpolarotas positif.
Pada saat t = 1 detik ini, besarnya tegangan output adalah:
V out
= V ref
- Vc
= 3 – (-6)
= 9 Volt
g. Pada saat t = 1 detik ini terjadi kembali V ¿ = V ref
yaitu sebesar 3
Volt, namun karena kondensatornya masih berisi muatan listrik maka
besarnya tegangan pada output ( V out ) tetap sebesar 9 Volt.
Sehingga apabila rangkaian di atas digunakan sebagai rangkaian pengatur,
maka tegangan outputnya akan berubah terus yaitu selama masih adanya
selisih antara tegangan acuan (V ref ) dengan tegangan inputnya ( V ¿ ).
Selanjutnya pada rangkaian ini tidak menghasilkan selisih statis. Kemudian
karena tegangan outputnya tergantung pada konstanta waktu R dan C maka
pengatur jenis ini bukanlah merupakan pengatur yang cepat.
Rangkaian blok dari pengatur I dapat diperlihatkan pada gambar berikut:
Praktikum Dasar Sistem Kontrol: Pengatur Integrator (Pengatur I)
Laboraturium Teknik Elektro Universitas Mercu Buana
Page 6
Laporan Praktikum Dasar Sistem Kontrol
2013
Dimana grafik yang terdapat di dalam blok itu menunjukkan bagaimana
reaksi atau respon dari output terhadap inputnya.
III.
Alat dan bahan yang digunakan:
1. Catu Daya ± 15 V
2. OP-AMP 741
3. Multimeter (2 buah)
4. Osiloskop
5. Function Generator
6. Rheostat 10 KΩ (2 buah)
7. Resistor 4,7 KΩ
8. Resistor 10 KΩ (4 buah)
9. Resistor 22 KΩ
10. Resistor 33 KΩ (2 buah)
11. Resistor 100 KΩ (2 buah)
12. Resistor 2,2 MΩ
13. Kapasitor 10 µF
14. Elco 100 µF
15. Saklar Tekan
IV.
Diagram Rangkaian
Praktikum Dasar Sistem Kontrol: Pengatur Integrator (Pengatur I)
Laboraturium Teknik Elektro Universitas Mercu Buana
Page 7
Laporan Praktikum Dasar Sistem Kontrol
V.
2013
Langkah Kerja
1. Buatlah rangkaian seperti yang diperlihatkan pada diagram gambar 2.4 di
atas, untuk sementara tanpa sinyal pada inputnya.
2. Buanglah muatan pada kapasitor dengan menekan saklar tekannya
kemudian amatilah tegangan outputnya.
R1 sedemikian rupa sehingga tegangan outputnya
3. Atut potensiometer
tidak berubah lagi dan ukurlah besarnya tegangan output ini serta amati
pengaruh pada output apabila nilai dari
R1 +
R2
+
R3 diubah.
4. Gantilah nilai dari kapasitornya menjadi 100 µF. Atur besarnya tegangan
input sebesar 0,5 dan 1 Volt. Selanjutnya ukurlah besarnya tegangan
output. Untuk mendapatkan hasil yang diinginkan jangan lupa untuk
selalu mengosongkan muatan pada kapasitornya. Catat hasilnya pada
table yang telah disiapkan.
5. Lepaskan resistor
adalah R,
R2 dan
R3 sehingga komponen yang tertinggal
R1 , dan C dengan nilainya seperti yang dapat dilihat pada
table. Tentukan besarnya tegangan output yang merupakan fungsi dari
waktu.
Selanjutnya atur besarnya tegangan input pada 0,5 Volt dan buanglah
muatan pada kapasitor dengan menekan saklarnya. Ukurlah besarnya
tegangan input dengan interval waktu seperti yang terdapat pada tabel.
Gambarkan hasil pengukuran ini pada grafik yang tersedia.
6. Modifikasi rangkaiannya seperti yang diperlihatkan pada diagram
rangkaian gambar (b). Masukkan sinya segiempat (square wave) dengan
besarnya tegangan sebesar 2 Volt serta frekuensinya sebesar 500 Hz.
Amati bentuk gelombang input dan gelombang outputnya dengan
menggunakan osiloskop, dimana saluran 1 untuk mengamati gelombang
input dan saluran 2 untuk memonitor sinyal output.
a. Gambarkan kurva outputnya.
b. Naikkan tegangan inputnya sampai 4 Volt dan ukurlah besarnya
tegangan output.
Praktikum Dasar Sistem Kontrol: Pengatur Integrator (Pengatur I)
Laboraturium Teknik Elektro Universitas Mercu Buana
Page 8
Laporan Praktikum Dasar Sistem Kontrol
2013
c. Naikkan frekuensi inputnya sampai 1 KHz dengan amplitude yang
sama/tetap. Ukurlah besarnya tegangan output dan gambarkan bentuk
gelombangnya.
VI.
Pertanyaan
1. Jelaskan fungsi dari rangkaian integrator ini yang berfungsi sebagai
rangkaian pengatur I!
2. Hitung besarnya tegangan output dari rangkaian integrator apabila
diketahui
Rinput
= 100 KΩ, C = 0,01 µF dengan sinyal input berupa
gelombang sinus yang mempunyai tegangan puncak 2 Volt!
LEMBAR JAWABAN
1. Jawaban nomor 1
2. Jawaban nomor 2
3. Jawaban nomor 3
Tegangan output yang merupakan fungsi dari waktu dengan tegangan
input pada 0,5 Volt dan 0,1 Volt.
Praktikum Dasar Sistem Kontrol: Pengatur Integrator (Pengatur I)
Laboraturium Teknik Elektro Universitas Mercu Buana
Page 9
Laporan Praktikum Dasar Sistem Kontrol
2013
4. Gambar gelombang tabel 1
Tegangan output sebagai fungsi dari waktu untuk konstanta waktu yang
berbeda.
5. Gambar gelombang tabel 2
Bentuk gelombang input dan gelombang output.
Praktikum Dasar Sistem Kontrol: Pengatur Integrator (Pengatur I)
Laboraturium Teknik Elektro Universitas Mercu Buana
Page 10
DASAR SISTEM KONTROL
PERCOBAAN II
PENGATUR INTEGRATOR
Disusun oleh :
Nama
: Lyla Diah Susanti
NIM
: 41412110113
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS MERCU BUANA
JAKARTA
2013
Laporan Praktikum Dasar Sistem Kontrol
2013
Q
PRAKTIKUM
DASAR SISTEM KONTROL
Distribusi
No. Dokumen
Tgl. Efektif
Jurusan Teknik Elektro
PERCOBAAN II
PENGATUR INTEGRATOR
TUJUAN
Setelah melaksanakan percobaan ini, Anda diharapkan dapat :
1. Memahami sifat dari pengatur integrator
2. Memahami metode dari pengoperasian pengatur integrator
Nama Fungsi
Dibuat oleh
Kepala Laboratorium Teknik Elektro
Disetujui oleh
Kepala Prodi Teknik Elektro
Praktikum Dasar Sistem Kontrol: Pengatur Integrator (Pengatur I)
Laboraturium Teknik Elektro Universitas Mercu Buana
Paraf
Page 2
Laporan Praktikum Dasar Sistem Kontrol
2013
PERCOBAAN II
PENGATUR RPOPORSI (Pengatur I)
I.
Tujuan
Setelah menyelesaikan topik ini diharapkan anda dapat menjelaskan metode
dari pengoperasian pengatur integrator (Pengatur I).
II.
Pendahuluan
Perhatikan rangkaian di bawah ini:
Apabila sinyal inputnya berupa gelombang segiempat (square wave) maka
pada outputnya akan berubah secara linier.
Arus akan mengalir melalui R hanya apabila V ¿ tidak sama dengan
V ref
dimana arus ini akan mengisi muatan pada kondensator C.
Selanjutnya apabila tegangan pada R adalah tetap atau konstan maka arus
pengisian muatan pada kondensator juga akan konstan karena itu tegangan
pada kondensator akan berubah secara linier pula.
Praktikum Dasar Sistem Kontrol: Pengatur Integrator (Pengatur I)
Laboraturium Teknik Elektro Universitas Mercu Buana
Page 3
Laporan Praktikum Dasar Sistem Kontrol
2013
Untuk lebih jelasnya perhatikan gambar 2.2 di bawah ini:
Dari rangkaian di atas, apabila R = 100 K, C = 1 µF, dan V ¿ = 3 Volt serta
V ref
= +3 Volt dengan kondisi kondensator dianggap masih kosong, maka
prinsip kerja dari rangkaian tersebut adalah sebagai berikut:
a. Mula-mula V ¿ = V ref
sehingga pada rangkaian tersebut tidak
mengalir arus, karena itu kondensator belum ada pengisian muatan.
Karena V c
= 0 maka V out
= V ¿ = V ref
= 3 Volt.
b. Pada saat T 0 , V ¿ = 4 Volt dan tetap selama 0,2 detik. Selama 0,2
detik ini besarnya arus yang mengalir pada R adalah:
I=
V ¿−V ref 4−3
=
=10 µA
R
100 K
Arus ini adalah tetap atau konstan serta akan mengisi muatan pada
kondensator, sehingga terminal sebelah kiri dari kondensator ini menjadi
bermuatan positif dan terminal sebelah kanannya berpolaritas negatif.
Praktikum Dasar Sistem Kontrol: Pengatur Integrator (Pengatur I)
Laboraturium Teknik Elektro Universitas Mercu Buana
Page 4
Laporan Praktikum Dasar Sistem Kontrol
2013
c. Selama 0,2 detik tersebut banyaknya muatan yang terdapat pada
kondensator adalah:
Q=I.t
= 10 µA . 0,2 detik
= 10 . 10−6 x 0,2
= 2 µ Coloumb
Karena itu besarnya tegangan pada kondensator adalah:
−6
Q 2. 10
V c= =
=2 Volt
C 1. 10−6
d. Selanjutnya pada saat t = 0,2 detik, berlaku:
V out =¿
V ref
−V c
= 3−2
= 1 Volt
dimana pada saat ini ( saat t = 0,2 detik), V ¿ menjadi sebesar 2 Volt,
sehingga arus yang mengalir pada R adalah:
I=
V ¿−V ref 2−3
=
=−10 µA
R
100 K
Dari perhitungan di atas ternyata besarnya arus ini adalah negatif. Ini
berarti bahwa arah arusnya sekarang jadi berlawanan dengan arus
semula. Karena itu kondensator ini diisi muatantetapi dengan
polaritasnya yang berlawanan, tentunya setelah kondensator melepas
muatannya.
e. Selama waktu t = 0,2 sampai t = 1 detik pada kondensator terdapat
muatan sebesar:
Q = -10 . 10−6 x (1 - 0,2 det)
Praktikum Dasar Sistem Kontrol: Pengatur Integrator (Pengatur I)
Laboraturium Teknik Elektro Universitas Mercu Buana
Page 5
Laporan Praktikum Dasar Sistem Kontrol
2013
= -8 µ Coloumb
Sehingga besarnya tegangn pada kondensatorsekarang adalah:
V c=
Q 8. 10−6
=
=−8 Volt
C 1. 10−6
f. Sehingga besarnya tegangan pada kondensator pada saat t = 1 detik ini
adalah:
V c =¿
2 – 8 = - 6 Volt
Sementara itu bagian sebelah kiri dari kondensator berpolaritas negatif
dan sebelah kanannya berpolarotas positif.
Pada saat t = 1 detik ini, besarnya tegangan output adalah:
V out
= V ref
- Vc
= 3 – (-6)
= 9 Volt
g. Pada saat t = 1 detik ini terjadi kembali V ¿ = V ref
yaitu sebesar 3
Volt, namun karena kondensatornya masih berisi muatan listrik maka
besarnya tegangan pada output ( V out ) tetap sebesar 9 Volt.
Sehingga apabila rangkaian di atas digunakan sebagai rangkaian pengatur,
maka tegangan outputnya akan berubah terus yaitu selama masih adanya
selisih antara tegangan acuan (V ref ) dengan tegangan inputnya ( V ¿ ).
Selanjutnya pada rangkaian ini tidak menghasilkan selisih statis. Kemudian
karena tegangan outputnya tergantung pada konstanta waktu R dan C maka
pengatur jenis ini bukanlah merupakan pengatur yang cepat.
Rangkaian blok dari pengatur I dapat diperlihatkan pada gambar berikut:
Praktikum Dasar Sistem Kontrol: Pengatur Integrator (Pengatur I)
Laboraturium Teknik Elektro Universitas Mercu Buana
Page 6
Laporan Praktikum Dasar Sistem Kontrol
2013
Dimana grafik yang terdapat di dalam blok itu menunjukkan bagaimana
reaksi atau respon dari output terhadap inputnya.
III.
Alat dan bahan yang digunakan:
1. Catu Daya ± 15 V
2. OP-AMP 741
3. Multimeter (2 buah)
4. Osiloskop
5. Function Generator
6. Rheostat 10 KΩ (2 buah)
7. Resistor 4,7 KΩ
8. Resistor 10 KΩ (4 buah)
9. Resistor 22 KΩ
10. Resistor 33 KΩ (2 buah)
11. Resistor 100 KΩ (2 buah)
12. Resistor 2,2 MΩ
13. Kapasitor 10 µF
14. Elco 100 µF
15. Saklar Tekan
IV.
Diagram Rangkaian
Praktikum Dasar Sistem Kontrol: Pengatur Integrator (Pengatur I)
Laboraturium Teknik Elektro Universitas Mercu Buana
Page 7
Laporan Praktikum Dasar Sistem Kontrol
V.
2013
Langkah Kerja
1. Buatlah rangkaian seperti yang diperlihatkan pada diagram gambar 2.4 di
atas, untuk sementara tanpa sinyal pada inputnya.
2. Buanglah muatan pada kapasitor dengan menekan saklar tekannya
kemudian amatilah tegangan outputnya.
R1 sedemikian rupa sehingga tegangan outputnya
3. Atut potensiometer
tidak berubah lagi dan ukurlah besarnya tegangan output ini serta amati
pengaruh pada output apabila nilai dari
R1 +
R2
+
R3 diubah.
4. Gantilah nilai dari kapasitornya menjadi 100 µF. Atur besarnya tegangan
input sebesar 0,5 dan 1 Volt. Selanjutnya ukurlah besarnya tegangan
output. Untuk mendapatkan hasil yang diinginkan jangan lupa untuk
selalu mengosongkan muatan pada kapasitornya. Catat hasilnya pada
table yang telah disiapkan.
5. Lepaskan resistor
adalah R,
R2 dan
R3 sehingga komponen yang tertinggal
R1 , dan C dengan nilainya seperti yang dapat dilihat pada
table. Tentukan besarnya tegangan output yang merupakan fungsi dari
waktu.
Selanjutnya atur besarnya tegangan input pada 0,5 Volt dan buanglah
muatan pada kapasitor dengan menekan saklarnya. Ukurlah besarnya
tegangan input dengan interval waktu seperti yang terdapat pada tabel.
Gambarkan hasil pengukuran ini pada grafik yang tersedia.
6. Modifikasi rangkaiannya seperti yang diperlihatkan pada diagram
rangkaian gambar (b). Masukkan sinya segiempat (square wave) dengan
besarnya tegangan sebesar 2 Volt serta frekuensinya sebesar 500 Hz.
Amati bentuk gelombang input dan gelombang outputnya dengan
menggunakan osiloskop, dimana saluran 1 untuk mengamati gelombang
input dan saluran 2 untuk memonitor sinyal output.
a. Gambarkan kurva outputnya.
b. Naikkan tegangan inputnya sampai 4 Volt dan ukurlah besarnya
tegangan output.
Praktikum Dasar Sistem Kontrol: Pengatur Integrator (Pengatur I)
Laboraturium Teknik Elektro Universitas Mercu Buana
Page 8
Laporan Praktikum Dasar Sistem Kontrol
2013
c. Naikkan frekuensi inputnya sampai 1 KHz dengan amplitude yang
sama/tetap. Ukurlah besarnya tegangan output dan gambarkan bentuk
gelombangnya.
VI.
Pertanyaan
1. Jelaskan fungsi dari rangkaian integrator ini yang berfungsi sebagai
rangkaian pengatur I!
2. Hitung besarnya tegangan output dari rangkaian integrator apabila
diketahui
Rinput
= 100 KΩ, C = 0,01 µF dengan sinyal input berupa
gelombang sinus yang mempunyai tegangan puncak 2 Volt!
LEMBAR JAWABAN
1. Jawaban nomor 1
2. Jawaban nomor 2
3. Jawaban nomor 3
Tegangan output yang merupakan fungsi dari waktu dengan tegangan
input pada 0,5 Volt dan 0,1 Volt.
Praktikum Dasar Sistem Kontrol: Pengatur Integrator (Pengatur I)
Laboraturium Teknik Elektro Universitas Mercu Buana
Page 9
Laporan Praktikum Dasar Sistem Kontrol
2013
4. Gambar gelombang tabel 1
Tegangan output sebagai fungsi dari waktu untuk konstanta waktu yang
berbeda.
5. Gambar gelombang tabel 2
Bentuk gelombang input dan gelombang output.
Praktikum Dasar Sistem Kontrol: Pengatur Integrator (Pengatur I)
Laboraturium Teknik Elektro Universitas Mercu Buana
Page 10