Rangkaian Pengkondisi Sinyal Sensor Arus

Sensor arus yang digunakan pada rangkaian ini adalah sensor arus ACS712 yang dapat mendeteksi besarnya nilai arus dari -5A sampai 5A. 

Sensor arus ACS712 dapat digunakan pada pengukuran arus AC atau DC di dunia industri, otomotif, komersil dan sistem komunikasi. Pada umumnya sensor ini digunakan untuk mengontrol motor, deteksi beban listrik, switched-mode power supplies, dan proteksi beban berlebih.

Sensor Arus ACS712

IP+ dan IP- dari  pin ACS712 terhubung pada rangkaian yang akan diukur nilai arusnya. Kapasitor 1nF digunakan sebagai filter sensor arus, sedangkan kapasitor 0,1uF digunakan sebagai filter pada sumber tegangan Vcc. Sensor arus dicatu oleh tegangan 5V yang terhubung ke Vcc. Keluaran sensor arus Vout terhubung ke rangkaian pengkondisi sinyal sensor arus. Berikut ini adalah gambar rangkaian dari sensor arus dari ACS712.

Rangkaian Sensor Arus

Saat tidak ada arus yang terdeteksi pada sensor arus ACS712, maka keluaran sensor adalah 2,5 V. Saat arus mengalir dari IP+ ke IP-, maka keluaran akan lebih dari 2,5 V. Sebaliknya ketika arus listrik mengalir dari IP- ke IP+, maka keluaran akan kurang dari 2,5 V.

Grafik Tegangan Keluaran terhadap Arus yang Terdeteksi

Pada pendeteksian arus -5A sampai dengan 5A, pengkondisi sinyal sensor arus mengubah level tegangan keluaran sensor arus (1,5V–3,5V)  ke dalam level tegangan masukkan ADC mikrokontroler (0V–5,0V) . 

Perubahan Grafik Tegangan Keluaran terhadap Arus

Pengkondisi sinyal sensor arus terdiri dari rangkaian subtractor dan inverting. Rangkaian subtractor yang digunakan hanya terdiri dari satu buah opamp U1 dengan persamaan tegangan keluaran

Tegangan yang dihasilkan pada RV1 digunakan untuk menggeser nilai sinyal masukkan sebesar 1,5V. Opamp U2 bersifat inverting dengan persamaan tegangan keluaran

Zener 5,1 V digunakan untuk membatasi keluaran agar tidak lebih dari 5,1 V. 

Rangkaian Pengkondisi Sinyal Sensor Arus

Kapasitor C1 pada rangkaian pengkondisi sinyal sensor arus, digunakan pada umpan balik opamp untuk menaikkan kestabilan frekuensi yang dapat mengurangi osilasi dan pengaruh derau. Tapis yang digunakan merupakan low pass filter (LPF) untuk melewatkan sinyal dengan frekuensi rendah dan melemahkan sinyal derau pada frekuensi yang lebih tinggi dari frekuensi cut-off.

Pelemahan sinyal terjadi dikarenakan oleh peredaman sinyal berferekuensi tinggi  10kHz yaitu di atas frekuensi cut-off. Frekuensi cut-off dari Low Pass Filter pada rangkaian pengkondisi sinyal sensor arus adalah 338,628 Hz. Sehingga filter pada rangkaian pengkondisi sinyal sensor arus berfungsi dengan baik.

Besarnya frekuensi cut-off ditunjukkan oleh persamaan berikut.

Low Pass Filter pada rangkaian pengkondisi sinyal sensor arus dengan besarnya kapasitor C1 adalah 47nF dan resistor R4 adalah 10kW, sehingga didapatkan frekuensi cut-off sebesar 338,628 Hz.

Besarnya frekuensi cut-off dapat dihitung dari persamaan berikut.

Rangkaian Active Low Pass Filter

Fungsi transfer dari filter aktif LPF ditunjukkan oleh persamaan berikut.

Dan besarnya penguatan tegangan Active Low Pass Filter dapat dituliskan dalam satuan dB sebagai berikut.

Operasi dari Low Pass Filter pada rentang frekuensi tertentu berdasarkan besarnya penguatan (gain) adalah sebagai beikut.

Low Pass Filter dalam domain frekuensi terhadap penguatan tegangan (gain), ditunjukkan oleh gambar bode berikut ini.

Bode Plot dari Low Pass Filter

Simulasi untuk pengujian rangkaian pengkondisi sinyal sensor arus ditunjukkan oleh gambar sebagai berikut.

Simulasi Rangkaian Pengkondisi SInyal Sensor Arus

Untuk mengetahui kinerja dari Low Pass Filter pada rangkaian pengkondisi sinyal sensor arus, dilakukan pengujian dengan menggunakan masukan sinyal sinus frekuensi dengan frekuensi 10kHz. Gambar sinyal masukan dan sinyal keluaran pada rangkaian pengkondisi sinyal sensor arus ditunjukkan oleh gambar berikut.

Hasil Simulasi Kinerja Low Pass Filter dengan Sinyal Masukan 10kHz

Pada gambar tersebut garis merah menunjukkan sinyal masukan, garis hijau menunjukkan sinyal keluaran Opamp 1 dan garis biru menunjukkan sinyal keluaran Opamp 2. Dari gambar tersebut dapat diketahui bahwa sinyal keluaran mengalami pelemahan sinyal dengan besarnya amplitudo sinyal keluaran Opamp1 dan Opamp 2 yang lebih kecil dari sinyal masukan.

Logic Problems (Questions)

Just for Fun

There are some problems so simple that we calculate them with easy, but there are many solutions to solve that problems.

This is the nice exercise.......

Both A and B is a number. Let's assume AB + B = BA. From the following expression, which one is false... (assume that AB or BA is a number)

a.       A x B = CD, C + D = B

b.      AB x B = A01, AB x A=C1D

c.       AB+BA=1BC

Let A = 1, B = 2, C = 3, D = 4. Is it true that the statement ABCD = 4! ? (4! is a factorial)

a.      True

b.      False

c.       Can't be determined

QWERTY is an integer that is not divisible by 2, 3, 5, 7, or 11. QWERTY results the remainder 1 when divided by 2. Among the possibilities that exist, which one is not the remainder of the division QWERTY with 3 ...

a.       -1

b.        2

c.        3 

A, B, C represents an odd number. Which does not give results even number?

a.       ((A-B)/C)^A

b.      ((A+B)/C)^B

c.       ((A x B)/C)^C

!  @  #  $  %  ^  &  *  (  ) is a code that represents the numbers 23, 31, 59, 71, 11, 39, 83, 67, 35, 89. Which of the following composition were not able to form a pattern of numbers?

a.       % , ! , @ , (  , (

b.      % , ! ,  ^  , # , &

c.       % , ! , @ , * ,  )

Those questions has challenged you to think out of the box...
Try to resolve it.


Solutions 

C C C C C

- A = 8, B = 9
- ABCD is number or ABCD is A x B x C x D
- Possible numbers 1, 13, 17, 19
- Odd x odd = odd
- Pattern of numbers :
   a (11   ,   23   ,   31   ,   35   ,   35)
           +12      +8       +4       +0
   b (11   ,   23   ,   39   ,   59   ,   83)
           +12     +16     +20     +24
   c (11   ,   23   ,   31   ,   67   ,   89)

Konverter DC-DC Boost dengan IC NE555

Abstrak

Konverter Boost merupakan salah satu topologi dasar konverter DC-DC yang tergolong dalam sistem catu daya dengan mode switching. Sistem catu daya switching dapat menghasilkan disipasi daya yang rendah dan lebih efisien dibandingkan dengan sistem catu daya linier. Konverter Boost mampu menghasilkan tegangan keluaran yang lebih tinggi dibandingkan dengan tegangan masukan. Tujuan dari penelitian ini adalah merancang sebuah konverter Boost dengan membangkitan pulsa PWM menggunakan IC NE555. Pulsa PWM tersebut digunakan untuk mengatur pensaklaran ON-OFF pada mosfet. Simulasi dilakukan dengan menggunakan MALAB Simulink. Dari hasil pengujian simulasi dan eksperimen yang telah dilakukan, menunjukkan bahwa konverter boost dapat berfungsi  dan memiliki performansi yang baik sesuai dengan hasil perancangan.

Kata Kunci— Konverter DC-DC Boost, sistem catu daya switching,  PWM, IC NE555, MATLAB Simulink.

Perancangan 

Rangkaian konverter boost yang dirancang terdiri dari tegangan sumber, induktor, mosfet IRF540, dioda 1N4001, kapasitor, dan resistor, seperti yang ditunjukkan oleh gambar berikut.

Gambar 1. Rangkaian Konverter Boost

Parameter yang dibutuhkan untuk perancangan koverter boost adalah sebagai berikut.

·         Tegangan masukkan V_S            = 5V

·         Tegangan keluaran  V_o               = 12V

·         Beban resistor R                          = 100W 5W

·         Frekuensi f                                    = 35kHz

·         Riak arus yang diinginkan DI   = 0,8A

·         Riak tegangan yang

diinginkan DV                              = 4,25mV (0,085%)

Sehingga, konverter boost yang dirancang memiliki spesifikasi sebagai berikut.

Tabel 1. Spesifikasi Konverter Boost

Tegangan masukkan	5 V
Tegangan keluaran	12 V
Induktor	100 μH
Kapasitor	470 μF
Beban resistor	100 W

Rangkaian IC NE555 terdiri dari IC NE555, resistor 4,7kW, resistor variabel 10kW, kapasitor 2,2nF dan 22nF,  dengan sumber catuan IC 5V. Rangkaian NE555 sebagai sumber picuan PWM adalah sebagai berikut.

Gambar 2. Rangkaian Sumber Picuan

Sehingga besarnya frekuensi PWM dan besarnya siklus kerja yang dihasilkan adalah 35kHz dan 62,6%.

Gambar 3. Blok Rangkaian Konverter Boost

Gambar 4. Blok Rangkaian IC NE555

Sehingga besarnya frekuensi PWM dan besarnya siklus kerja yang dihasilkan adalah 35kHz dan 62,6%.

Kesimpulan

Konverter boost bekerja berdasarkan pensaklaran ON-OFF pada mosfet dengan membangkitkan sinyal PWM yang bersumber dari IC NE555. Besarnya frekuensi dan siklus kerja yang dihasilkan oleh NE555 tersebut, telah sesuai dengan hasil perancangan. Sehingga pembangkitan sinyal PWM dari IC NE555 telah berfungsi dengan baik.

Jurnal tentang penelitian ini dapat dilihat pada link berikut ini.

Simulasi dan Implementasi Konverter DC-DC Boost dengan
IC NE555 sebagai Pembangkit Sinyal PWM

Buck, Boost, Buck-Boost Converter

Berikut adalah beberapa contoh perhitungan untuk aplikasi converter tipe Buck, Boost, Buck-Boost.

Buck-Boost Converter

Tipe Buck-Boost, Tegangan masukan = 12 Volt

Duty Cycle (k=D)= 0,25 ; fs = 25 kHz ; L = 150 uH ; C = 220 uF ; Ia = 1.25 A

Ditanya : Tegangan output rata-rata (Va) , Ripple tegangan output, ripple arus ouput

Buck Converter

Buck Regulator (DC Chopper Step Down)

Tegangan input = 12 Volt

Tegangan Output Rata-rata, Va = 5 Volt

Peak to peak output voltage : DVc = 2 mV

F chopping = 25 kHz

Arus ripple (DI) = 0,8 A

Ditanya :

a) Duty Cycle (k)

b) Induksi Filter (L)

c) Kapasitansi Filter (C)

Jawab :

Vs = 12 V ; Va = 5 V ;DI = 0,8 A ; f = 25 kHz ; DVc = 20 mV

Boost Converter

Tentukan ripple tegangan dan ripple arus pada DC Chopper tipe Boost,

Tegangan input Vs = 5 V

Tegangan output rata-rata = 15 V, arus output rata-rata = 0,5 A

Frekuensi switching = 25 kHz, L = 150 uH, dan C = 200 uF

Fokus

Mari kita belajar dari detik-detik yang kita lalui. Sepersekian detik sangat memiliki arti yang sangat dalam bagi mereka yang berada dalam kondisi menegangkan. Seperti saat seorang ibu melahirkan bayi, selamat dari suatu musibah, orang-orang yang berjuang menguras keringat demi keluarganya, seorang anak yang berusaha meraih prestasinya untuk menjadi kabar yang menggembirakan bagi kedua orang tuanya, saat orang mencari peruntungan, ataupun orang yang sedang dalam masa sakit kritis dan semacamnya. Sehingga membuat orang tersebut memiliki rasa syukur yan sangat dalam kepada Tuhan karena telah diberi sesuatu seolah-olah suatu mukjizat yang sangat besar. Itulah keadaan saat orang mengalami kejadian yang menegangkan, mencekam, menakutkan. Bagaimana dengan orang-orang yang masih terbuai dalam kesenangannya, keberuntungannya, kebahagiannya? Itulah anugerah sekaligus tantangan yang patut dihadapi. Tentunya kedua hal yang telah saya bahas sebelumnya sudah menjadi bahan pokok dalam pikiran kita. Tetapi mengapa kita seolah-olah melupakannya? Padahal itulah energi yang maksimum dalam menyuplai dan meng-upgrade otak kita.

Tindakan yang harus kita lakukan dari permasalahan pada paragraf pertama adalah memaafkan diri sendiri dan orang lain atas kesalahan diri kita baik yang kita lakukan pada diri kita sendiri maupun kepada orang lain. Jika kita sanggup mengurutkan kejadian yang pernah kita alami, kita akan tersenyum, menangis, tertawa sendiri, bahkan kita merasa malu dengan diri kita sendiri. Betapa anehnya diri kita. Tetapi untuk apa kita melihat kembali ke belakang untuk melihat masa lalu kita yang sudah tidak terang oleh cahaya, padahal di depan kita cahaya terang telah menuntun kita menuju masa depan. Ada satu hal yang perlu menjadi pedoman kita yaitu masa lalu kita biarlah menjadi masa yang gelap, tetapi tidak lupa untuk menjadikan bumbu masa lalu untuk racikan masa depan kita.

Racikan ataupun formula masa depan kita akan terbentuk dengan kita memahami, menghayati, merenungkan, memikirkan, mengilhami, memfokuskan, dan tentunya tidak lupa untuk mengikhtiarkannya. Sejalan dengan usaha tersebut yang terpenting adalah mensyukuri yang telah Allah berikan. Entah bagaimana Anda melakukannya, itu semua tergantung dengan cara Anda. Kita  bisa bersyukur dengan mengucapkan Alhamdulillah, sujud syukur, meningkatkan kualitas ibadah, meningkatkan kualitas diri kita,  lebih termotivasi untuk melakukan yang lebih baik. Sebab orang yang hari ini lebih baik dari kemarin adalah golongan orang yang beruntung dan mendapatkan kenikmatan yang lebih besar dari jalan yang tidak diduga-duga yang kita tidak mampu untuk melogikanya. Yang terpenting adalah rasa syukur yang tulus dari hati kita.

Kunci dari semua itu adalah bersyukur, saat kita mendapat kesedihan ataupun kesenangan. Janganlah kita terlarut dalam kesedihan yang tiada berujung ataupun kesenangan yang mengalir deras. Sehingga kita harus waspada dengan diri kita yang labil. Sebenarnya kehidupan yang kita jalani adalah sangat sesuai dengan yang kita impikan. Hanya pikiran kita saja yang menghalangi kreativitas kita. Sebab yang membuat kita merasa sedih atau senang adalah pikiran kita yang terbiasa dengan kata-kata itu. Sebagai seorang manusia, kita buka gerbang kreativitas kita karena di dalamnya banyak sekali inspirasi yang mengalir deras.