NON-INVERTING ADDER AMPLIFIER 3 INPUT

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Percobaan

6. Link Download

1. Pendahuluan[Kembali]

    Non-Inverting Adder Amplifier adalah rangkaian elektronik yang menggunakan Operational Amplifier (Op-Amp) untuk menggabungkan beberapa sinyal masukan dengan tegangan yang berbeda menjadi satu sinyal keluaran. Rangkaian ini juga dikenal sebagai summing amplifier atau adder.Aplikasi umum Non-Inverting Adder Amplifier adalah dalam rekaman musik dan aplikasi penyiaran, di mana beberapa sinyal mikrofon digabungkan menjadi satu sinyal stereo (kiri dan kanan).

    Jadi, Non-Inverting Adder Amplifier adalah alat yang memungkinkan kita untuk menggabungkan sinyal-sinyal tegangan menjadi satu sinyal keluaran dengan fase yang sama.

2. Tujuan[Kembali]

1. Memahami prinsip kerja dan pengaplikasian Non-Inverting Adder Amplifier
2. Mengetahui variasi penggunaan op amp sebagai non inverting amplifier.
3. Mampu mensimulasikan rangkaian proteus

3. Alat dan Bahan[Kembali]

 ALAT

a). Osiloskop

Osiloskop adalah alat ukur elektronik yang dapat digunakan untuk memproyeksikan frekuensi dan sinyal listrik. Proyeksi frekuensi dan sinyal listrik tersebut dinyatakan dalam bentuk grafik. Terdapat dua sumbu dalam grafik tersebut yaitu sumbu X dan sumbu Y. Sumbu X menyatakan satuan waktu, sedangkan sumbu Y menyatakan nilai tegangan.

 

 

b). Voltmeter

Voltmeter AC adalah alat pengukur listrik yang digunakan untuk mengukur tegangan listrik AC (Arus Bolak-Balik). Voltmeter AC digunakan untuk mengukur tegangan yang berubah-ubah dengan frekuensi yang berbeda-beda.

 

 

c). AC Power Supply

AC power supply berfungsi memberikan tegangan AC pada rangkaian.

 

BAHAN

a). Op Amp

Operasional amplifier atau yang lebih sering disebut op amp merupakan suatu komponen elektronika analog yang berfungsi sebagai penguat atau amplifier multiguna yang diwujudkan dalam sebuah IC op amp. Penguat ini mempunyai dua buah masukan yaitu input inverting dan input non inverting serta satu buah keluaran (output). 

 

b). Resistor

 

Resistor adalah sebuah komponen elektronika yang terdiri dari dua pin yang berfungsi sebagai alat untuk mengatur tegangan listrik dan arus listrik. Simbol resistor dilambangkan dengan huruf R dan satuan resistor adalah ohm (Ω).

 

4. Dasar Teori[Kembali]

Adder atau penjumlahan sinyal dengan OP-AMP 

adalah konfigurasi OP-AMP sebagai penguat dengan diberikan input lebih dari satu untuk menghasilkan sinyal output yang linear sesuai dengan nilai penjumlahan sinyal input dan faktor penguatan yang ada.

    Pada umumnya rangkaian adder adalah rangkaian penjumlah dasar yang disusun dengan penguat inverting atau non-inverting yang diberikan input lebih dari 1 line.

Gambar 1. Rangkaian Non-Inverting Adder Amplifier

    Rangkaian Adder/Penjumlahan Non-Inverting atau disebut Non-Inverting Adder  Amplifier memiliki penguatan tegangan yang tidak melibatkan nilai resistansi input yang digunakan. Oleh karena itu pada penjumlahan non-inverting nilai resistor input (R1, R2, R2) sebaiknya bernilai sama persis, hal ini bertujuan untuk mendapatkan kestabilan dan akurasi penjumlahan sinyal yang diberikan ke rangkaian.

    Pada rangkaian Non-Inverting Adder Amplifier, sinyal input (V1, V1, V3) diberikan ke jalur input melalui resistor input masing-masing (R1, R2, R3). Besarnya penguatan tegangan (Av) pada rangkaian penguat penjumlahan Non-Inverting diatas diatur oleh resistor feedback (Rf) dan resistor inverting (Ri), sehingga dapat dirumuskan dengan :

    Teori mengenai rangkaian Non-Inverting Adder Amplifier dengan menggunakan teorema superposisi :

• Anggap jika Va berjalan sendiri, Vb = 0

• Anggap jika Vb berjalan sendiri, Va = 0

• Maka nilai dari V1 adalah

 

• Diketahui bahwa nilai Vo = Va + Vb , maka untuk pembuktiannya :

Misalkan Ra = Rb = R

Misalkan Rf = Ri = R

Nilai Tegangan Output adalah sebesar Vo = Av.Vin

Karena nilai Vin = V1

• Maka Nilai dari Vo = Va + Vb inilah yang disebut sebagai Adder

    Dengan diketahuinya nilai penguatan tegangan pada rangkaian penjumlahan non-inverting tersebut dapat dirumuskan besarnya tegangan output (Vout) rangkaian. Secara matematis rumus dari Vout :

    Rangkaian adder/penjumlahan non-inverting ini jarang digunakan dalam aplikasi rangkaian elektronika, karena nilai outputnya adalah hasil kali rata-rata tegangan input dengan faktor penguatan (Av) sehingga nilai penjumlahan tegangan merupakan hasil rata-rata sinyal input dan penguatan tegangan  belum sesuai dengan kaidah penjumlahan. 

• Resistor

  

   

  Simbol :

  

  Resistor adalah komponen elektronika pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian elektronika (v=i r).

  Jenis resistor yang digunakan disini adalah fixed resistor, dimana merupakan resistor dengan nilai tetap terdiri dari film tipis karbon yang diendapkan subtrat isolator kemudian dipotong berbentuk spiral. Keuntungan jenis fixed resistor ini dapat menghasilkan resistor dengan toleransi yang lebih rendah.

  Cara menghitung nilai resistor:

  Tabel warna

  

  

   

  Contoh :

  Gelang ke 1 : coklat = 1

  Gelang ke 2 : hitam = 0

  Gelang ke 3 : hijau   = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105

  Gelang ke 4 : perak  = toleransi 10%

  Maka nilai resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 ohm atau 1 mohm dengan toleransi 10%.

  

   

  

   

  

   

   

   

  Dioda

  

   

  Spesifikasi

  

   

  Dioda adalah komponen yang terbuat dari bahan semikonduktor dan mempunyai fungsi untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Sebuah dioda dibuat dengan menggabungkan dua bahan semi-konduktor tipe-p dan semi-konduktor tipe-n. Ketika dua bahan ini digabungkan, terbentuk lapisan kecil lain di antaranya yang disebut depletion layer. Ini karena lapisan tipe-p memiliki hole berlebih dan lapisan tipe-n memiliki elektron berlebih dan keduanya mencoba berdifusi satu sama lain membentuk penghambat resistansi tinggi antara kedua bahan seperti pada gambar di bawah ini. Lapisan penyumbatan ini disebut depletion layer.

   

  Ketika tegangan positif diterapkan ke anoda dan tegangan negatif diterapkan ke katoda, dioda dikatakan dalam kondisi bias maju. Selama keadaan ini tegangan positif akan memompa lebih banyak hole ke daerah tipe-p dan tegangan negatif akan memompa lebih banyak elektron ke daerah tipe-n yang menyebabkan depletion layer hilang sehingga arus mengalir dari anoda ke katoda. Tegangan minimum yang diperlukan untuk membuat dioda bias maju disebut forward breakdown voltage.

   

  Jika tegangan negatif diterapkan ke anoda dan tegangan positif diterapkan ke katoda, dioda dikatakan dalam kondisi bias terbalik. Selama keadaan ini tegangan negatif akan memompa lebih banyak elektron ke material tipe-p dan material tipe-n akan mendapatkan lebih banyak hole dari tegangan positif yang membuat depletion layer lebih besar dan dengan demikian tidak memungkinkan arus mengalir melaluinya. Kondisi ini hanya terjadi pada dioda yang ideal, kenyataannya arus yang kecil tetap dapat mengalir pada bias terbalik dioda.

   

  

   

  Dioda dapat dibagi menjadi beberapa jenis:

   

  

   

  1. Dioda penyearah (dioda biasa atau dioda bridge) yang berfungsi sebagai penyearah arus ac ke arus dc.
  2. Dioda zener yang berfungsi sebagai pengaman rangkaian dan juga sebagai penstabil tegangan.
  3. Dioda led yang berfungsi sebagai lampu indikator ataupun lampu penerangan.
  4. Dioda photo yang berfungsi sebagai sensor cahaya.
  5. Dioda schottky yang berfungsi sebagai pengendali.

   

  Untuk menentukan arus zenner  berlaku persamaan:

  

  Keterangan:

  

   

  

  Pada grafik terlihat bahwa pada tegangan dibawah ambang batas tegangan mundur (reverse) sebuah dioda akan tembus (menghantar) dan tidak bisa menahan lagi. Batas ini disebut dengan area tegangan breakdown dioda. Kondisi dioda pada area ini adalah tembus atau menghantar dan tidak menghambat. Kemudian pada level tegangan diantara tegangan breakdown dan tegangan forward terdapat area tegangan reverse dan tegangan cut off. Pada area ini kondisi dioda adalah menahan atau tidak mengalirkan arus listrik.

   

  Transistor

  

   

  Transistor adalah sebuah komponen di dalam elektronika yang diciptakan dari bahan-bahan semikonduktor dan memiliki tiga buah kaki. Masing-masing kaki disebut sebagai basis, kolektor, dan emitor.

  1. Emitor (e) memiliki fungsi untuk menghasilkan elektron atau muatan negatif.

  2. Kolektor (c) berperan sebagai saluran bagi muatan negatif untuk keluar dari dalam transistor.

  3. Basis (b) berguna untuk mengatur arah gerak muatan negatif yang keluar dari transistor melalui kolektor.

   

  Berfungsi sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal. Selain itu, transistor biasanya juga dapat digunakan sebagai saklar dalam rangkaian elektronika. Jika ada arus yang cukup besar di kaki basis, transistor akan mencapai titik jenuh. Pada titik jenuh ini transistor mengalirkan arus secara maksimum dari kolektor ke emitor sehingga transistor seolah-olah short pada hubungan kolektor-emitor. Jika arus base sangat kecil maka kolektor dan emitor bagaikan saklar yang terbuka. Pada kondisi ini transistor dalam keadaan cut off sehingga tidak ada arus dari kolektor ke emitor. 

   

   

  Rumus-rumus transistor:

  

  Spesifikasi :
  
  

  Bi-polar transistor

  Dc current gain (hfe) is 800 maximum

  Continuous collector current (ic) is 100ma

  Emitter base voltage (vbe) is > 0.6v

  Base current(ib) is 5ma maximum

  Konfigurasi transistor

  

  Konfigurasi common base adalah konfigurasi yang kaki basis-nya di-ground-kan dan digunakan bersama untuk input maupun output.  Pada konfigurasi common base, sinyal input dimasukan ke emitor  dan sinyal output-nya diambil dari kolektor, sedangkan kaki basis-nya di-ground-kan. Oleh karena itu, common base juga sering disebut dengan istilah “grounded base”. Konfigurasi common base ini menghasilkan penguatan tegangan antara sinyal input dan sinyal output namun tidak menghasilkan penguatan pada arus.

   

  Konfigurasi common collector (cc) atau kolektor bersama memiliki sifat dan fungsi yang berlawan dengan common base (basis bersama). Kalau pada common base menghasilkan penguatan tegangan tanpa memperkuat arus, maka common collector ini memiliki fungsi yang dapat menghasilkan penguatan  arus namun tidak menghasilkan penguatan tegangan. Pada konfigurasi common collector, input diumpankan ke basis transistor sedangkan outputnya diperoleh dari emitor transistor sedangkan kolektor-nya di-ground-kan dan digunakan bersama untuk input maupun output. Konfigurasi kolektor bersama (common collector) ini sering disebut juga dengan pengikut emitor (emitter follower) karena tegangan sinyal output pada emitor hampir sama dengan tegangan input basis.

   

  Konfigurasi common emitter (ce) atau emitor bersama merupakan konfigurasi transistor yang paling sering digunakan, terutama pada penguat yang membutuhkan penguatan tegangan dan arus secara bersamaan. Hal ini dikarenakan konfigurasi transistor dengan common emitter ini menghasilkan penguatan tegangan dan arus antara sinyal input dan sinyal output. Common emitter adalah konfigurasi transistor dimana kaki emitor transistor di-ground-kan dan dipergunakan bersama untuk input dan output. Pada konfigurasi common emitter ini, sinyal input dimasukan ke basis dan sinyal output-nya diperoleh dari kaki kolektor.

   

  Op amp 741

  

  Op-amp adalah salah satu dari bentuk ic linear yang berfungsi sebagai penguat sinyal listrik. Sebuah op-amp terdiri dari beberapa transistor, dioda, resistor dan kapasitor yang terinterkoneksi dan terintegrasi sehingga memungkinkannya untuk menghasilkan gain (penguatan) yang tinggi pada rentang frekuensi yang luas. Dalam bahasa indonesia, op-amp atau operational amplifier sering disebut juga dengan penguat operasional.

  Karakteristik penguat ideal adalah:

  Gain sangat besar (aol >>). Penguatan open loop adalah sangat besar karena feedback-nya tidak ada atau rf = tak terhingga, serta pada rentang frekuensi yang luas.

  Impedansi input sangat besar (zi >>). Impedansi input adalah sangat besar sehingga arus input ke rangkaian dalam op-amp sangat kecil sehingga tegangan input sepenuhnya dapat dikuatkan.

  Impedansi output sangat kecil (zo <<).

  

  Konfigurasi pin 741:

  

  

  Spesifikasi:

  

  Respons karakteristik kurva i-o:

  

 

• Sensor MQ-2

 

Sensor MQ-2 berfungsi untuk mendeteksi keberadaan asap yang berasal dari gas mudah terbakar di udara. Pada dasarnya sensor ini terdiri dari tabung aluminium yang dikelilingi oleh silikon dan di pusatnya ada elektroda yang terbuat dari aurum di mana ada element pemanasnya.

Ketika terjadi proses pemanasan, kumparan akan dipanaskan sehingga SnO2 keramik menjadi semikonduktor atau sebagai penghantar sehingga melepaskan elektron dan ketika asap dideteksi oleh sensor dan mencapai aurum elektroda maka output sensor MQ-2 akan menghasilkan tegangan analog.

Spesifikasi sensor pada sensor gas MQ-2 adalah sebagai berikut:

•     Catu daya pemanas : 5V AC/DC
•     Catu daya rangkaian : 5VDC
•     Range pengukuran : 200 - 5000ppm untuk LPG, propane 300 - 5000ppm untuk butane 5000 -      20000ppm untuk methane 300 - 5000ppm untuk Hidrogen
•     Keluaran : analog (perubahan tegangan)

konfigurasi dari sensor MQ-S :

•     Pin 1 merupakan heater internal yang terhubung dengan ground.
•     Pin 2 merupakan tegangan sumber (VC) dimana Vc < 24 VDC.
•     Pin 3 (VH) digunakan untuk tegangan pada pemanas (heater internal) dimana VH = 5VDC.
•     Pin 4 merupakan output yang akan menghasilkan tegangan analog.

    Berdasarkan grafik diatas, dapat dilihat bahwa konsentrasi minimum yang dapat diuji adalah 100ppm dan maksimumnya 10000ppm atau konsentrasi gasnya antara 0.01% dan 1%. Namun, rumusnya tidak dapat ditentukan karena hubungan grafik antara rasio dan konsentrasi adalah nonlinear.

    

• Sound Sensor

Sensor Suara adalah sensor yang memiliki cara kerja merubah besaran suara menjadi besaran listrik. Pada dasarnya prinsip kerja pada alat ini hampir mirip dengan cara kerja sensor sentuh pada perangkat seperti telepon genggam, laptop, dan notebook. Sensor ini bekerja berdasarkan besar kecilnya kekuatan gelombang suara yang mengenai membran sensor yang menyebabkan bergeraknya membran sensor yang memiliki kumparan kecil dibalik membran tersebut naik dan turun. Kecepatan gerak kumparan tersebut menentukan kuat lemahnya gelombang listrik yang dihasilkannya.

Salah satu komponen yang termasuk dalam sensor ini adalah Microphone atau Mic. Mic adalah komponen eletronika dimana cara kerjanya yaitu membran yang digetarkan oleh gelombang suara akan menghasilkan sinyal listrik.

Mic dapat diklarifikasikan menjadi beberapa jenis dasar antara lain; dinamis, piezoelektrik, dan elektrostatik. Mic dinamis adalah contoh alat yang memiliki sensor suara dengan peran yang besar dalam dunia industri musik. Sedangkan untuk Mic piezoelektrik digunakan secara luas untuk mic dengan meter rendah tingkat frekuensi suara. Untuk masalah pengukuran, mic elektrostatik adalah yang paling populer karena mereka dapat dirampingkan, memiliki ffrekuensi respon konsekuensi rata selama rentang frekuensi yang luas, dan menyediakan nyata stabilitas yang tinggi dibandingkan dengan mic jenis lain. Intensitas suara mic ini dirancang untuk menangkap intensitas suara bersama dengan unit arah aliran sebagai besaran vektor. Bila dilihat dari intensitas bunyi, mic dibagi menjadi dua jenis, yaitu arang dan capasitor.

Diperlukan bebrapa komponen dalam pembuatan sensor suara. Komponen yang diperlukan sangat mudah ditemukan dan memiliki harga yang terjangkau. Komponen-komponen yang dibutuhkan antara lain; resistor memiliki dua saluran yang fungsinya untuk menahan arus listrik dengan memproduksi penurunan tegangan diantara dua salurannya sesuai dengan arus, kondensator, trimpot memiliki hambatan listrik yang dapat diubah-diubah dengan cara memutar porosnya, dioda adalah bahan semikonduktor yang dapat menghantar arus listrik pada satu arah saja, IC (Intergrated Circuit) atau sirkuit, kondensator mic, LED untuk mengeluarkan emisi cahaya, timah, solder, kabel secukupnya dan lain-lain.

Pin OUT

Spesifikasi

•   Working voltage: DC 3.3-5V
•   Dimensions: 45 x 17 x 9 mm
•   Signal output indication
•   Single channel signal output
•   With the retaining bolt hole, convenient installation
•   Outputs low level and the signal light when there is sound

Grafik Respons Sensor Sound

 

Sensor suara merupakan module sensor yang mensensing besaran suara untuk diubah menjadi besaran

listrik yang akan dioleh mikrokontroler.

 

• Sensor PIR

Sensor PIR atau disebut juga dengan Passive Infra Red merupakan sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah dari suatu object. Sesuai dengan namanya sensor PIR bersifat pasif, yang berarti sensor ini tidak memancarkan sinar infra merah melainkan hanya dapat menerima radiasi sinar infra merah dari luar. Sensor PIR terdiri dari beberapa bagian yaitu :

• Fresnel Lens -->Lensa Fresnel pertama kali digunakan pada tahun 1980an. Digunakan sebagai lensa yang memfokuskan sinar pada lampu mercusuar. Penggunaan paling luas pada lensa Fresnel adalah pada lampu depan mobil, di mana mereka membiarkan berkas parallel secara kasar dari pemantul parabola dibentuk untuk memenuhi persyaratan pola sorotan utama. 
• IR Filter -->IR Filter dimodul sensor PIR ini mampu menyaring panjang gelombang sinar infrared pasif antara 8 sampai 14 mikrometer, sehingga panjang gelombang yang dihasilkan dari tubuh manusia yang berkisar antara 9 sampai 10 mikrometer ini saja yang dapat dideteksi oleh sensor. Sehingga Sensor PIR hanya bereaksi pada tubuh manusia saja.
• Pyroelectric Sensor -->Seperti tubuh manusia yang memiliki suhu tubuh kira-kira 32 derajat celcius, yang merupakan suhu panas yang khas yang terdapat pada lingkungan. Pancaran sinar inframerah inilah yang kemudian ditangkap oleh Pyroelectric sensor yang merupakan inti dari sensor PIR ini sehingga menyebabkan Pyroelectic sensor yang terdiri dari galium nitrida, caesium nitrat dan litium tantalate menghasilkan arus listrik.
• Amplifier -->Sebuah sirkuit amplifier yang ada menguatkan arus yang masuk pada material pyroelectric.
• Komparator-->Setelah dikuatkan oleh amplifier kemudian arus dibandingkan oleh komparator sehingga mengahasilkan output.

Spesifikasi sensor PIR

• Input Voltage: DC 4.5-20V
• Static current: 50uA
• Output signal: 0,3V (Output high when motion detected)
• Sentry Angle: 110 degree
• Sentry Distance: max 6/7 m
• Shunt for setting overide trigger: H - Yes, L - No

• Relay

Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch). Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Sebagai contoh, dengan Relay yang menggunakan Elektromagnet 5V dan 50 mA mampu menggerakan Armature Relay (yang berfungsi sebagai saklarnya) untuk menghantarkan listrik 220V 2A.

Dibawah ini adalah gambar bentuk Relay dan Simbol Relay yang sering ditemukan di Rangkaian Elektronika.

 Spesifikasi

        
            Konfigurasi pin

 

Relay merupakan komponen listrik yang mempunyai 2 bagian yaitu, kumparan dan poin. Secara garis besar relay berfungsi untuk mengendalikan dan mengalirkan listrik.

Prinsip kerja Relay

Pada dasarnya, Relay terdiri dari 4 komponen dasar  yaitu :

1.    Electromagnet (Coil)

2.    Armature

3.    Switch Contact Point (Saklar)

4.    Spring

Berikut ini merupakan gambar dari bagian-bagian Relay:

 

Kontak Poin (Contact Point) Relay terdiri dari 2 jenis yaitu :

• Normally Close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi CLOSE (tertutup)
• Normally Open (NO) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi OPEN (terbuka)

Berdasarkan gambar diatas, sebuah Besi (Iron Core) yang dililit oleh sebuah kumparan Coil yang berfungsi untuk mengendalikan Besi tersebut. Apabila Kumparan Coil diberikan arus listrik, maka akan timbul gaya Elektromagnet yang kemudian menarik Armature untuk berpindah dari Posisi sebelumnya (NC) ke posisi baru (NO) sehingga menjadi Saklar yang dapat menghantarkan arus listrik di posisi barunya (NO). Posisi dimana Armature tersebut berada sebelumnya (NC) akan menjadi OPEN atau tidak terhubung. Pada saat tidak dialiri arus listrik, Armature akan kembali lagi ke posisi Awal (NC). Coil yang digunakan oleh Relay untuk menarik Contact Poin ke Posisi Close pada umumnya hanya membutuhkan arus listrik yang relatif kecil.

5. Percobaan[Kembali]

Aplikasi 

6. Link Download[Kembali]

Rangkaian Aplikasi [Klik Disini]

Rangkaian Op-Amp [Klik Disini]