VHIAN WAHYU NOTE - TEMPEH KIDUL WEBSITE

Website/Blog ini dibuat untuk menambah pengetahuan bagi semua orang yang mengunjunginya. Semoga bermanfaat dan bisa menambah ilmu pengetahuan kita :)

Search
Minggu, 04 Mei 2014

Laporan Project Osilator Jembatan Wien



MODUL OSCILATOR JEMBATAN WIEN
Alfian Wahyu Kurniawan (120534431473), M.Shirojudin Rosyadi (120534431486)
Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Negeri Malang

ABSTRAK
Osilator jembatan Wien merupakan salah satu dari rangkaian-rangkaian standar yang digunakan untuk membangkitkan sinyal-sinyal gelombang sinus dalam rangkaian frekuensi audio. Menggunakan IC Op-amp sebagai komponen pembangun jembatan dan tidak terlepas dari sifat rangkaian penguatan op-amp. Sinyal input diperoleh dari pembagian tegangan antara rangkaian resonansi RC seri dan RC parallel
Kata kunci : Oscilator Jembatan Wien, IC op-amp 741, Resistor, Capasitor.

A.  TUJUAN
1.   Mahasiswa mengetahui aplikasi Op-amp.
2.   Mahasiswa mampu membuat aplikasi Op-amp sebagai Oscilator Jembatan Wien.
3.   Mahasiswa mengetahui sinyal keluaran dari Oscilator Jembatan Wien.
4.   Mahasiswa mengetahui pengertian, prinsip kerja, dan karakteristik osilator.
5.   Mahasiswa memahami pengertian, prinsip kerja, dan karakteristik osilator.
6.   Mahasiswa mampu merangkai dan menbuat rangkaian osilator.
B. DASAR TEORI
1.       Penguat Operasional (Op-Amp)
       Penguat operasional (Op Amp) didefinisikann sebagai suatu rangkaian terintegrasi yang berisi beberapa tingkat dan konfigurasi penguat diferensial. Penguat operasional memilki dua masukan dan satu keluaran serta memiliki penguatan DC yang tinggi. Untuk dapat bekerja dengan baik, penguat operasional memerlukan tegangan catu yang simetris yaitu tegangan yang berharga positif (+V) dan tegangan yang berharga negatif (-V) terhadap tanah (ground). 

Simbol dari penguat operasional :

Gambar 1. Simbol Op-Amp
2.     Capasitor
       Kapasitor atau yang biasa juga disebut kondensator adalah suatu komponen elektronika yang dapat menyimpan muatan listrik atau electron dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik. Kapasitor memiliki satuan yang disebut Farad dari nama Michael Faraday. Komponen Elektronika yang satu ini sama dengan Resistor yaitu masuk dalam kelompok komponen pasif.
Kapasitor dibagi menjadi 2 jenis yaitu Polar dan Non Polar. Kapasitor Polar adalah kapasitor yang memiliki polaritas (+) dan   (-), untuk kapasitor jenis ini pemasangan komponen tidak boleh terbalik polaritasnya, karena pada body komponen sudah terdapat tanda (+) dan (-). Sedangkan Kapasitor Non Polar adalah kapasitor yang tidak memiliki polaritas, sehingga pemasangannya bisa bolak balik di kedua kakinya. Penamaan kapasitor disesuaikan dengan bahan dielektrikanya atau bahan penyektnya, misalnya kapasitor elektrolit (Elco) berarti bahan dielektrika kapasitor tersebut adalah cairan elektrolit, ini untuk Kapasitor Polar. Ada juga Kapasitor keramik berarti bahan dielektrika kapasitor tersebut adalah dari bahan keramik, ini untuk kapasitor Non Polar. Berikut adalah gambar Simbol dari kapasitor:

Gambar 2. Simbol Capasitor

Jenis jenis kapasitor bermacam macam, secara umum kapasitor yang biasa dijual dipasaran adalah seperti gambar dibawah ini:

Gambar 3. Bentuk Fisik Capasitor
Seperti dijelaskan diatas kapasitor adalah untuk menyimpan muatan. Secara rinci kapasitor memiliki beberapa fungsi inti yaitu:
1. Sebagai kopling antara rangkaian yang satu dengan rangkaian yang lain.
2. Sebagai filter dalam rangkaian Power Supply.
3. Sebagai pembangkit frekuensi dalam rangkaian antenna.
4. Untuk menghemat daya listrik pada lampu neon.
5. Menghilangkan bouncing (loncatan api) bila dipasang pada saklar.
Cara Kerja Kapasitor:
       Kapasitor yang akan digunakan untuk memperbesar pf (power faktor) dipasang paralel dengan rangkaian beban. Bila rangkaian itu diberi tegangan maka elektron akan mengalir masuk ke kapasitor. Pada saat kapasitor penuh dengan muatan elektron maka tegangan akan berubah. Kemudian elektron akan ke luar dari kapasitor dan mengalir ke dalam rangkaian yang memerlukannya dengan demikian pada saaat itu kapasitor membangkitkan daya reaktif. Bila tegangan yang berubah itu kembali normal (tetap) maka kapasitor akan menyimpan kembali elektron. Pada saat kapasitor mengeluarkan elektron berarti sama juga kapasitor menyuplai daya reaktif ke beban. Keran beban bersifat induktif (+) sedangkan daya reaktif bersifat kapasitor (-) akibatnya daya reaktif yang berlaku menjadi kecil.

3.     Resistor
       Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menahan arus listrik dengan menghasilkan nilai tegangan listrik di antara kedua kakinya, nilai tegangan terhadap resistansi berbanding dengan arus yang mengalir, Resistor merupakan komponen pasif. berdasarkan hukum Ohm:

       Resistor digunakan sebagai bagian dari system elektronika maupun rangkaian elektronika dan merupakan salah satu komponen yang paling sering digunakan. Resistor dapat dibuat dari bermacam-macam kompon dan film, bahkan kawat resistansi (kawat yang dibuat dari paduan resistivitas tinggi seperti nikel-kromium). Karakteristik utama dari resistor adalah resistansinya dan daya listrik yang dapat dihantarkan. Karakteristik lain termasuk koefisien suhu, desah listrik, dan induktansi. Resistor dapat diintegrasikan kedalam rangkaian elektronika dan dicetak pada Print Circuit Board. Ukuran dan tata letak kaki Resistor bergantung pada desain sirkuit, kebutuhan daya resistor harus cukup dan disesuaikan dengan kebutuhan arus rangkaian agar tidak terbakar.
Resistor memiliki beberapa fungsi:
1.  Sebagai pembagi arus
2.  Sebagai penurun tegangan
3.  Sebagai pembagi tegangan
4.  Sebagai penghambat aliran arus listrik,dan lain-lain.
Berikut adalah gambar simbol Resistor:

Gambar 4. Simbol Resistor
2     4. Oscilator Jembatan Wien
Osilator adalah pembangkit sinyal dengan periode tertentu . Osilator menghasilkan beberapa bentuk gelombang, yaitu : sinus, kotak, segitiga, gigi gergaji dan pulsa. Osilator terbentuk dari beberapa model rangkaian sesuai dengan bentuk gelombang yang dihasilkannya.
Rangkaian osilator jembatan wien seperti pada gambar 1 di bawah.

Gambar 5. Rangkaian Osilator Jembatan Wien
Prinsip osilator ini dimulai dengan adanya noise/desah saat pertama kali power dinyalakan. Noise/desah ini kemudian dimasukkan kembali ke input penguat dengan melalui filter tertentu. Karena hal ini terjadi berulang-ulang, maka sinyal noise akan menjadi semakin besar dan membentuk periode tertentu sesuai dengan jaringan filter yang dipasang. Periode inilah yang kemudian menjadi nilai frekuensi sebuah osilator.
Osilator Jembatan Wien (Wien Bridge Oscilator) biasa digunakan untuk membangkitkan frekuensi tanpa memerlukan sinyal input, dengan jangkauan frekuensi dari 5 Hz sampai kira-kira 1 MHz. Osilator ini menggunakan umpan balik negative dan umpan balik positif. Umpan balik positif di feed back melalui jaringan lead lag ke input non inverting, sedangkan umpan balik negative melalui pembagi tegangan ke input inverting.
Syarat yang harus dipenuhi untuk membangun rangkaian osilator jembatan wien ini adalah penentuan besarnya Resistor dan Kapasitor penentu frekuensi output. Harga dari R2 harus sama dengan R3, dan C1 harus sama dengan C2. Untuk selanjutnya kita sebut komponen penentu frekuensi ini masing-masing dengan R dan C.
Untuk rangkaian ini besarnya R dan C diatur sedemikian rupa sehingga frekuensi outputnya minimal sebesar 1 KHz. Sebab bila kurang dari 1 KHz maka akan menyebabkan rangkaian menjadi tidak stabil, akibatnya pembacaan menjadi tidak akurat dan terpengaruh waktu.
Untuk membentuk gelombang sinus yang benar-benar mulus, maka setiap kali pengukuran maka harus dipastikan variable resistor R4 dalam keadaan nol, kemudian sedikit semi sedikit diputar sehingga penguatannya = 1 dan amplitudo menjadi constant.

C.  ALAT DAN BAHAN
-  Alat
1.     Solder
2.     Bor listrik
3.     Cutter
4.     Tang kombinasi

-  Bahan
1.     IC OP-AMP LM741                                                 1 Buah
2.     Resistor 1 KΩ                                                           2 Buah
3.     Resistor 10 KΩ                                                         3 Buah
4.     Resistor 20 KΩ                                                         1 Buah
5.     Resistor 30 KΩ                                                         1 Buah
6.     Kapasitor 10 nF                                                         2 Buah
7.     Kapasitor 100 nF                                                       2 Buah
8.     Catu Daya DC                                                          1 Buah
9.     Osiloskop                                                                  1 Buah
10.  Project Board                                                            1 Buah
11.  Akrilic                                                                       1 Buah
12.  Kertas Sticker                                                           1 Buah
13.  PCB Berlubang                                                        1 Buah
14.  LED                                                                          2 Buah
15.  Spacer                                                                       4 Buah
16.  Connector Banana                                                    Secukupnya
17.  Kabel penghubung/Jumper                                       Secukupnya

D. Langkah Kerja
1.     Menyiapkan alat dan bahan yang akan dibuat modul
2.     Membuat desain modul pada akrilik
3.     Membuat/menentukan jalur rangkaian pada PCB berlubang yang akan dibuat
4.     Memasang komponen pada PCB berlubang sesuai dengan skema
5.     Memasang PCB rangkaian pada akrilik 
6.     Uji coba alat


E. HASIL
1.     Gambar Rangkaian Modul


2.     Gambar Modul

3.     Prosedur Kerja Modul (Petunjuk Penggunaan Trainer)
a.    Siapkan alat dan komponen yang diperlukan.
b.   Hidupkan serta kalibrasi osiloscope yang akan digunakan.
c. Rangkailah komponen-komponen pada Trainer Oscilator Jembatan Wien sesuai dengan gambar percobaan.

Gambar. Modul/Trainer Oscilator Wien Bridge
d.   Atur posisi/hubungkan C1/C2 ke R1/C2
e.    Atur posisi/hubungkan R3/R4 dan C3/C4 ke RC Conector
f.    Atur posisi/hubungkan Rf1/Rf2 ke Rf Conector
g.   Atur tegangan power supply sehingga menjadi 12 V dan – 12 V.
h.   Hubungkan tegangan +12 V power supply dengan terminal VCC, tegangan – 12 V power supply dengan terminal VDD, dan ground power supply dengan terminal GND.
i.     Sambungkan trainer yang telah dirangkai dengan sumber tegangan (power supply).
j.     Sambungkan Vout dengan Ch1 (Channel1) pada osiloskop.        
k.   Lakukan pengamatan pada layar osiloskop.
l.     Catat hasil yang didapat sesuai dengan tabel percobaan.


4            4. Data Percobaan
-    Pada Rf1=20 KΩ ; Rg=10 KΩ ; R1=1 KΩ ; R3= 1 KΩ ; C1=100 nF ; C3= 100 nF
Posisi : Volt/Div     = 5 V
                 Time/Div    = 0,5 ms
a.   Gambar Percobaan Alat

    b.   Bentuk Gelompang Hasil (Output)



-     Pada Rf1=20 KΩ ; Rg=10 KΩ ; R1=1 KΩ ; R3= 1 KΩ ; C2=10 nF ; C4= 10 nF
Posisi : Volt/Div     = 5 V
                 Time/Div    = 50 us
a.      Gambar Percobaan Alat
b.     Bentuk Gelompang Hasil (Output)





-    Pada Rf1=20 KΩ ; Rg=10 KΩ ; R2=10 KΩ ; R4= 10 KΩ ; C1=100 nF ; C3= 100 nF
Posisi : Volt/Div     = 5 V
                 Time/Div    = 2 ms
a.   Gambar Percobaan Alat

b.   Bentuk Gelompang Hasil (Output)



5.     Perhitungan Teori
             Pada R1/R3=1 KΩ dan C1/C3=100 nF
Pada R1/R3=1 KΩ dan C2/C4=10 nF

Pada R2/R4=10 KΩ dan C1/C3=100 nF


6.     Kesimpulan
-  Osilator jembatan Wien merupakan salah satu dari rangkaian-rangkaian standar yang digunakan untuk membangkitkan sinyal-sinyal gelombang sinus dalam rangkuman frekuensi audio. Osilator ini konstruksinya sederhana, mempunyai bentuk gelombang yang relatif murni dan stabilitas frekuensi yang sangat baik.
-  Frekuensi osilator secara kontinyu dapat diubah oleh dua kapasitor udara yang dapat diubah-ubah ( C ) yang dipasang pada sebuah poros bersama.
-  Rangkuman frekuensi yang berbeda-beda dapat dihasilkan dengan penyakelaran kedua tahanan R pada nilai-nilai yang berbeda.
-  Osilator jembatan Wien menghasilkan osilasi-osilasi yang stabil dengan distorsi keluaran yang rendah.
-  Dengan penambahan penguat daya untuk memisahkan osilator dengan beban, rangkaian digunakan melengkapi sinyal-sinyal uji untuk berbagai pemakaian.
-  Frekuensi atas osilator jembatan Wien dibatasi oleh karakteristik amplitudo dan pergesaran fasa dari penguat dan biasanya dalam orde 100 KHz.

7.     Daftar Pustaka
            Anonim. 2010. Rangkaian Differensiator. (http://skemarangkaian. Blog-spot.com/2010  
            /10/rangkaian-differensiator-op-amp.html).(Online). Diakses pada tanggal 17 April 2014.
            Carter, B., & Brown, T. (2001). Handbook of Operational Amplifier Applications. 
            Texas: Texas Instruments.
PRINSIP KERJA OSCILLATOR WIEN | RANGKAIAN OSCILLATOR SEDERHANA.(Online),(http://marommuhammad.blogspot.com/2010/05/prinsip-kerja-oscillator-wien-rangkaian.html). Diakses pada tanggal 17 April 2014.
Limbong, Ir. SOD. MODUL XII Pengukuran Besaran Listrik (Instrumen untuk pembangkitan bentuk-bentuk sinyal). UMB: Pusat Pengembangan Bahan Ajar
 


0 komentar:

Posting Komentar