Tugas 4

SENSOR REGULATOR TEGANGAN (IC 7805)

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Komponen

3. Dasar Teori

4. Percobaan

5. Simulasi

6. Link Download

1. Tujuan

• Merancang sensor tegangan dengan proteus
• Mengaplikasikan dan memahami prinsip kerja sensor tegangan

2. Komponen 

• Resistor

Spesifikasi :

- Toleransi +/- 1%

- Daya : 10 watt

• Kapasitor 1000μF dan 100μF

          Spesifikasi :

          - voltase maks 100v

         - 4v dan 6.3v

• Dioda  1N4007:

   Spesifikasi :

  - arus searah jangka panjang maksimum pada 75 ° C - 1.0 A;

  - arus pulsa maksimum dengan durasi pulsa 3,8 ms - 30 A;

  - drop tegangan melintasi dioda pada arus 1,0A - 1,1 V;

  - kisaran suhu operasi - -65 ... + 175 ° С;

  - frekuensi kerja maksimum - 1 MHz; 

• Baterai

          Spesifikasi :

          - 12 V

          - Non-rechargable

• Ground

• LED

Spesifikasi :

- Tegangan : ±2 - 3V

- Arus : ±20 mA

• Regulator Tegangan (IC 7805)

Spesifikasi :

- 5V voltage

- output tegangan 5V

- input maksimum 35V

3 . Dasar Teori

• Regulator Tegangan 

IC 7805 adalah IC regulator tegangan linier tiga terminal dengan tegangan output tetap 5V yang berguna dalam berbagai aplikasi.

Detail Pin IC 7805

1. Input : Berfungsi sebagai input tegangan (7V-35V). Pin 1 adalah Pin INPUT. Tegangan positif yang tidak diregulasi diberikan sebagai input ke pin ini.

2. Ground : Berfungsi sebagai ground (0V). Pin 2 adalah Pin GROUND. Biasa untuk Input dan Output.

3. Output : Berfungsi sebagai pengatur output (4.8V-5.2V). Pin 3 adalah Pin OUTPUT. Output yang diatur 5V diambil pada pin IC ini.

Prinsip kerjanya :

Jantung dari 7805 IC adalah transistor (Q16) yang mengontrol arus antara input dan output sehingga akan mampu mengendalikan tegangan output. Referensi celah pita (kuning) menjaga tegangan stabil. 

Dibutuhkan tegangan output yang diskalakan sebagai input (Q1 dan Q6) dan memberikan sinyal kesalahan (ke Q7) untuk indikasi jika tegangan terlalu tinggi atau rendah. Tugas utama celah pita adalah untuk memberikan referensi yang stabil dan akurat, meskipun suhu chip/kepingan berubah.

Sinyal kesalahan dari referensi celah pita diperkuat oleh penguat kesalahan (oranye). Sinyal yang diperkuat ini mengontrol output transistor melalui Q15. Hal ini akan menutup loop umpan balik negatif yang mengendalikan tegangan output. Sirkuit startup (hijau) menyediakan arus awal ke sirkuit celah pita, sehingga tidak terjebak dalam keadaan "mati". 

Sirkuit berwarna ungu memberikan perlindungan terhadap panas berlebih (Q13), tegangan input berlebihan (Q19), dan arus keluaran yang berlebihan (Q14).

Sirkuit ini mengurangi arus keluaran atau mematikan regulator, melindunginya dari kerusakan jika terjadi kesalahan. Pembagi tegangan (biru) menurunkan tegangan pada pin output untuk digunakan oleh referensi celah pita

IC 7805 digunakan diberbagai rangkaian elektronik, berikut beberapa fungsi utama IC 7805

• Regulator output tetap
• Regulator Positif dalam Konfigurasi Negatif
• Regulator Output yang Dapat Disesuaikan
• Regulator Arus
• Regulator tegangan DC yang dapat diatur
• Regulator Dual-Supply
• Rangkaian Polaritas-Pembalikan-Perlindungan Keluaran
• Membalikkan bias proyeksi Sirkuit

• Dioda 1N4007

dioda (diode) adalah komponen elektronika aktif yang terbuat dari bahan semikonduktor  dan mempunyai fungsi untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat  arus listrik dari arah  sebaliknya  Dioda digambarkan seperti sebuah switch/saklar dimana saklar tersebut hanya akan bekerja di beri tegangan atau arah arus sesuai dengan polaritas kaki ioda itu sendiri. Pada arah bias maju, bias kaki anoda diberikan tegangan (+)  dan tegangan (-) pada katoda maka dioda akan dapat mengalirkan arus pada satu arah. Sedangkan pada arah arus mundur bias dimana kaki anoda diberi tegangan (-) dan tegangan (+) pada katoda maka saklar menjadi terbuka atau saklar OFF.

 

        

                               Cara kerja dioda                                                                Simbol dioda

• Kapasitor

Kapasitor adalah sebuah benda yang dapat menyimpan muatan listrik.

Prinsip kerja :

Bila kedua pelat dihubungkan ke sumber tegangan DC atau tegangan searah (misalnya Baterai), Elektron “didorong” ke satu pelat oleh terminal negatif baterai, sementara elektron “ditarik” dari pelat lain oleh terminal positif baterai. Jika perbedaan muatan antara kedua pelat tersebut terlalu besar, maka akan terjadi percikan (spark) yang melompati celah diantara kedua pelat tersebut dan membuang muatan yang tersimpan (discharge). Untuk meningkatkan jumlah muatan pada pelat, bahan dielektrik yang berupa non-konduktif (isolator) ditempatkan diantara kedua pelat tersebut. Fungsi dielektrik tersebut dalam kapasitor adalah sebagai “pemblokir percikan” atau “spark blocker” yang bermanfaat untuk dapat meningkatkan kapasitas muatan kapasitor.

     

• Baterai

Baterai merupakan alat yang mengubah energi listrik menjadi energi kimia saat pengisian dan mengubah energi kimia menjadi energi listrik saat digunakan. Baterai memiliki dua kutub yaitu kutub pertama yang bertanda positif (+) dan kutub kedua yang bertanda negatif (-).

Prinsip kerja :

Di dalam baterai ada beberapa sel listrik, dan sel listrik tersebut menjadi tempat menyimpan energi listrik dalam bentuk energi kimia. Elektroda-elektroda yang tersimpan di dalam baterai ada yang negatif ada pula yang positif. Elektroda negatif disebut katoda, yang memiliki fungsi sebagai pemberi elektron. Sedangkan elektroda positif, disebut anoda yang berfungsi sebagai penerima elektron.

Ada aliran arus listrik yang mengalir dari kutub positif (anoda) ke kutub negatif (katoda). Sedangkan elektron akan mengalir dari kutub negatif menuju kutub positif.

Di dalam baterai sendiri, terjadi sebuah reaksi kimia yang menghasilkan elektron. Kecepatan dari proses ini (elektron, sebagai hasil dari elektrokimia) mengontrol seberapa banyak elektron dapat mengalir diantara kedua kutub. Elektron mengalir dari baterai ke kabel dan tentunya bergerak dari kutun negatif ke lutub positif tempat dimana reaksi kimia tersebutr sedang berlangsung.

Dan inilah alasan mengapa baterai bisa bertahan selama satu tahun dan masih memiliki sedikit power, selama tidak terjadi reaksi kimia atau selama kita tidak menghubungkannya dengan kabel atau sejenis Load lain. Seketika kita menghubungkannya dengan kabel maka reaksi kimia pun dimulai.

Lalu bagaimana komponen-komponen tersebut bisa menghasilkan aliran listrik? Begini, anoda dan katoda terbuat dari bahan yang dapat bereaksi dengan bahan elektrolitnya. Saat anoda dan elektrolit bereaksi, terbentuklah satu senyawa baru yang menyisakan satu elektron. Sebaliknya, reaksi antara katoda dan elektrolit membutuhkan satu elektron.

                     

• Ground

Ground adalah titik yang dianggap sebagai titik kembali nya arus listrik arus searah atau titik kembali nya sinyal bolak balik atau titik patokan (referensi) dari berbagai titik tegangan dan sinyal listrik di dalam rangkaian elektronika.

• LED

LED merupakan keluarga dari Dioda yang terbuat dari Semikonduktor. Cara kerjanya pun hampir sama dengan Dioda yang memiliki dua kutub yaitu kutub Positif (P) dan Kutub Negatif (N). LED hanya akan memancarkan cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias forward) dari Anoda menuju ke Katoda.

LED terdiri dari sebuah chip semikonduktor yang di doping sehingga menciptakan junction P dan N. Yang dimaksud dengan proses doping dalam semikonduktor adalah proses untuk menambahkan ketidakmurnian (impurity) pada semikonduktor yang murni sehingga menghasilkan karakteristik kelistrikan yang diinginkan. Ketika LED dialiri tegangan maju atau bias forward yaitu dari Anoda (P) menuju ke Katoda (K), Kelebihan Elektron pada N-Type material akan berpindah ke wilayah yang kelebihan Hole (lubang) yaitu wilayah yang bermuatan positif (P-Type material). Saat Elektron berjumpa dengan Hole akan melepaskan photon dan memancarkan cahaya monokromatik (satu warna).

   

Gambar cara kerja baterai

• Resistor 

Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkain elektronika

    

4. Percobaan

1. Siapkan semua alat dan bahan yang diperlukan.Untuk alat terminal ground bisa ditemukan di sub tab terminal. 

2. Kemudian masukkan semua alat dan bahan tersebut kedalam lembar kerja untuk persiapan merangkai.Setelah itu,atur posisi alat atau device yang akan digunakan.

3. Selanjutnya,hubungkan tiap alat atau device yang digunakan sehingga menjadi terhubung satu sama lain. Berikut adalah contoh rangkaian dan percobaan yang benar

5. Simulasi

Video simulasi :

Prinsip kerjanya :

Jantung dari 7805 IC adalah transistor (Q16) yang mengontrol arus antara input dan output sehingga akan mampu mengendalikan tegangan output. Referensi celah pita (kuning) menjaga tegangan stabil. 

Dibutuhkan tegangan output yang diskalakan sebagai input (Q1 dan Q6) dan memberikan sinyal kesalahan (ke Q7) untuk indikasi jika tegangan terlalu tinggi atau rendah. Tugas utama celah pita adalah untuk memberikan referensi yang stabil dan akurat, meskipun suhu chip/kepingan berubah.

Sinyal kesalahan dari referensi celah pita diperkuat oleh penguat kesalahan (oranye). Sinyal yang diperkuat ini mengontrol output transistor melalui Q15. Hal ini akan menutup loop umpan balik negatif yang mengendalikan tegangan output. Sirkuit startup (hijau) menyediakan arus awal ke sirkuit celah pita, sehingga tidak terjebak dalam keadaan "mati". 

Sirkuit berwarna ungu memberikan perlindungan terhadap panas berlebih (Q13), tegangan input berlebihan (Q19), dan arus keluaran yang berlebihan (Q14).

Sirkuit ini mengurangi arus keluaran atau mematikan regulator, melindunginya dari kerusakan jika terjadi kesalahan. Pembagi tegangan (biru) menurunkan tegangan pada pin output untuk digunakan oleh referensi celah pita

6. Link Download

• Video simulasi download di sini
• Rangkaian download di sini
• Datasheet download di sini
• Download html di sini