Teori Power Supply (Catu Daya)

Deskripsi Power Supply (Catu Daya)

Power Supply merupakan pemberi sumber daya bagi perangkat elektronika. Perangkat elektronika mestinya dicatu oleh power supply arus searah DC (direct current) yang stabil agar dapat dengan baik. Baterai atau accu adalah sumber catu daya DC yang paling baik. Namun untuk aplikasi yang membutuhkan catu daya lebih besar, sumber dari baterai tidak cukup. Sumber catu daya yang besar adalah sumber bolak-balik AC (alternating current) dari pembangkit tenaga listrik. Untuk itu diperlukan suatu perangkat catu daya yang dapat mengubah arus AC menjadi DC. Pada tulisan kali ini disajikan prinsip rangkaian catu daya (power supply) linier mulai dari rangkaian penyearah yang paling sederhana sampai pada power supply dengan regulator zener, op amp dan regulator 78xx.

PENYEARAH (RECTIFIER)

Prinsip penyearah (rectifier) yang paling sederhana ditunjukkan pada gambar dibawah berikut ini. Transformator diperlukan untuk menurunkan tegangan AC dari jala-jala listrik pada kumparan primernya menjadi tegangan AC yang lebih kecil pada kumparan sekundernya.

Rangkaian Penyearah Sederhana

Pada rangkaian ini, dioda berperan untuk hanya meneruskan tegangan positif ke beban RL. Ini yang disebut dengan penyearah setengah gelombang (half wave). Untuk mendapatkan penyearah gelombang penuh (full wave) diperlukan transformator dengan center tap (CT) seperti pada gambar-2.

Rangkaian Penyearah Sederhana

Tegangan positif phasa yang pertama diteruskan oleh D1 sedangkan phasa yang berikutnya dilewatkan melalui D2 ke beban R1 dengan CT transformator sebagai common ground.. Dengan demikian beban R1 mendapat suplai tegangan gelombang penuh seperti gambar di atas. Untuk beberapa aplikasi seperti misalnya untuk men-catu  motor dc yang kecil atau lampu pijar dc, bentuk tegangan seperti ini sudah cukup memadai. Walaupun terlihat di sini tegangan ripple dari kedua rangkaian di atas masih sangat besar.

Rangkaian Penyearah Setengah Gelombang Dengah Filter C

Gambar diatas adalah rangkaian penyearah setengah gelombang dengan filter kapasitor C yang paralel terhadap beban R. Ternyata dengan filter ini bentuk gelombang tegangan keluarnya bisa menjadi rata.  Gambar-4 menunjukkan bentuk keluaran tegangan DC dari rangkaian penyearah setengah gelombang dengan filter kapasitor. Garis b-c kira-kira adalah garis lurus dengan kemiringan tertentu, dimana pada keadaan ini  arus untuk beban R1 dicatu oleh tegangan kapasitor. Sebenarnya garis b-c bukanlah garis lurus tetapi eksponensial sesuai dengan sifat pengosongan kapasitor.

Bentuk Gelombang Dengan Filter Kapasitor

Kemiringan kurva b-c tergantung dari besar arus I yang mengalir ke beban R. Jika arus I  = 0 (tidak ada beban) maka kurva b-c akan membentuk garis horizontal. Namun jika beban arus semakin besar, kemiringan kurva b-c akan semakin tajam. Tegangan yang keluar akan berbentuk gigi gergaji dengan tegangan ripple yang besarnya adalah :

Vr = VM -VL ………. (1)

dan tegangan dc ke beban adalah:

Vdc = VM + Vr/2  ….. (2)

Rangkaian penyearah yang baik adalah rangkaian yang memiliki tegangan ripple paling kecil. VL adalah tegangan discharge atau pengosongan kapasitor C, sehingga dapat ditulis :

VL = VM e –T/RC ………. (3)

Jika persamaan (3) disubsitusi ke rumus (1), maka diperoleh :

Vr = VM (1 – e –T/RC) …… (4)

Jika T << RC, dapat ditulis :

e –T/RC » 1 – T/RC   ….. (5)

sehingga jika ini disubsitusi ke rumus (4) dapat diperoleh persamaan yang lebih sederhana :

Vr = VM(T/RC)   …. (6)

VM/R tidak lain adalah beban I, sehingga dengan ini terlihat hubungan antara beban arus I dan nilai kapasitor C terhadap tegangan ripple Vr. Perhitungan ini efektif untuk mendapatkan nilai tengangan ripple yang diinginkan.

Vr = I T/C   … (7)

Rumus ini mengatakan, jika arus beban I semakin besar, maka tegangan ripple akan semakin besar. Sebaliknya jika kapasitansi C semakin besar, tegangan ripple akan semakin kecil. Untuk penyederhanaan biasanya dianggap T=Tp, yaitu periode satu gelombang sinus dari jala-jala listrik yang frekuensinya 50Hz atau 60Hz. Jika frekuensi jala-jala listrik 50Hz, maka T = Tp = 1/f = 1/50 = 0.02 det. Ini berlaku untuk penyearah setengah gelombang. Untuk penyearah gelombang penuh, tentu saja fekuensi gelombangnya dua kali lipat, sehingga T = 1/2 Tp = 0.01 det.

Penyearah gelombang penuh dengan filter C dapat dibuat dengan menambahkan kapasitor pada rangkaian gambar 2. Bisa juga dengan menggunakan transformator yang tanpa CT, tetapi dengan merangkai 4 dioda seperti pada gambar-5 berikut ini.

Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh Dengan Filter C

Sebagai contoh, anda mendisain rangkaian penyearah gelombang penuh dari catu jala-jala listrik 220V/50Hz untuk mensuplai beban sebesar 0.5 A. Berapa nilai kapasitor yang diperlukan sehingga rangkaian ini memiliki tegangan ripple yang tidak lebih dari 0.75 Vpp. Jika rumus (7) dibolak-balik maka diperoleh.

C = I.T/Vr = (0.5) (0.01)/0.75 = 6600 uF.

Untuk kapasitor yang sebesar ini banyak tersedia tipe elco yang memiliki polaritas dan tegangan kerja maksimum tertentu. Tegangan kerja kapasitor yang digunakan harus lebih besar dari tegangan keluaran catu daya. Anda barangkalai sekarang paham mengapa rangkaian audio yang anda buat mendengung, coba periksa kembali rangkaian penyearah catu daya yang anda buat, apakah tegangan ripple ini cukup mengganggu. Jika dipasaran tidak tersedia kapasitor yang demikian besar, tentu bisa dengan memparalel dua atau tiga buah kapasitor.
REGULATOR

Rangkaian penyearah sudah cukup bagus jika tegangan ripple-nya kecil, namun ada masalah stabilitas. Jika tegangan PLN naik/turun, maka tegangan outputnya juga akan naik/turun. Seperti rangkaian penyearah di atas, jika arus semakin besar ternyata tegangan dc keluarnya juga ikut turun. Untuk beberapa aplikasi perubahan tegangan ini cukup mengganggu, sehingga diperlukan komponen aktif yang dapat meregulasi tegangan keluaran ini menjadi stabil.

Rangkaian regulator yang paling sederhana ditunjukkan pada gambar 6. Pada rangkaian ini, zener bekerja pada daerah breakdown, sehingga menghasilkan tegangan output yang sama dengan tegangan zener atau Vout = Vz. Namun rangkaian ini hanya bermanfaat jika arus beban tidak lebih dari 50mA.

Radio Frequency Generator (RFG)

Radio Frequency Generator (RFG) merupakan alat yang digunakan untuk membangkitkan frequency RF. Dalam percobaan teknik modulasi Radio Frequency Generator (RFG) digunakan sebagai pembangkit sinyal carier (pembawa). Rangkaian Radio Frequency Generator (RFG) ini dapat membangkitkan frekuensi dari 150KHz – 12 MHz. Rangkaian  Radio Frequency Generator (RFG) ini telah dilengkapi pembangkit sinyal modulasi (sinyal informasi) yang dapat digunakan dengan mengatur posisi Saklar SW2. Rangkaian Radio Frequency Generator (RFG) ini juga dilengkapi pengendali level output melalui potensio VR1 dan selektor pemilih impedansi output dengan SW1. Rangkaian Radio Frequency Generator (RFG) ini dilengkapi pula dengan selektor pemilih band frekuensi yang terdiri dari 5 range. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat dari gambar rangkaian Radio Frequency Generator (RFG) berikut.

Rangkaian Radio Frequency Generator (RFG)

Rangkaian Radio Frequency Generator (RFG) diatas memiliki 5 range frekuensi 150 KHz – 500 KHz, 350 KHz – 1 MHz, 750 KHz – 2,25 MHz, 1,6 MHz – 5 MHz dan 3,5 MHz – 12 MHz. Pemilihan range frekuensi tersbut dilakukan dengan mengatur posisi saklar selektor SW3. Untuk mengatur frekuensi kerja Radio Frequency Generator (RFG) ini dilakukan dengan mengatur tuas variable capacitor (varco) C1 dan C2 yang terhubung parallel.

Mind Management Process

Sebelum kita membahas lebih jauh tentang postingan Mind Management mari kita simak Cuplikan dari Surah Ali Imran ayat 191 dimana Allah berfirman "Orang-orang yang mengingat Allah sambil berdiri atau duduk atau dalam keadaan berbaring dan mereka memikirkan tentang penciptaan langit dan bumi seraya berkata, ' Ya Tuhan kami, tiadalah Engkau menciptakan ini dengan sia-sia. Maha Suci Engkau, Maka peliharalah kami dari siksa neraka'." disini kunci dari ayat ini adalah ," Rabbana ma khalaqta hadza bathila ' ya Tuhan kami, tiadalah Engkau menciptakan ini dengan sia-sia.'" yang artinya, setiap yang diciptakan oleh Tuhan baik secara micro atau makro semuanya dalam keadaan sebaik-baiknya penciptaan.

Sebagai Umat yang percaya adanya Penciptaan maka Landasilah seluruh aktivitas kita, cara pandang kita, cara bertindak kita, cara mengambil keputusan bahwa tidak ada yang sia-sia dari ciptaan Allah. Apabila kita berbicara mengenai Mind Management maka tidaklah terbatas pada masalah berfikir saja tapi ada 3 komponen penting yang perlu jadi perhatian dalam kehidupan manusia. mind management dapat kita kategorikan menjadi 3 bagian utama yaitu Thinking Process, Feeling Process dan Action Process. mari sobat, akan saya jabarkan secara singkat mengenai ke-tiga proses diatas.

Yang pertama yaitu Thinking Process atau proses berfikir, mengenai proses berfikir ini saya pernah membahasnya dalam posting terdahulu mengenai Thinking Process 3D, yang mana kita harus memulai belajar berfikir secara Vertikal, Horisontal dan Lateral. materi mengenai Thinking Process dapat sahabat baca pada halaman berikut ini -  (Thinking Process 3D ).

Sedangkan yang kedua adalah Feeling Process atau proses perasaan. di dalam proses perasaan kta butuh komponen pendukung yaitu Kejururan ( Honesty ), Empati dan Ketulusan ( Sincerity ). ketiga hal tersebut tidak akan bisa berjalan tanpa bergandengan 'tangan' satu dengan yang lain, harus bersinergi dan menjadi jalinan yang kuat agar tercipta Feeling Process yang powerfull. sekarang akan kita cari contoh, Dalam suatu statistik dikatakan bahwa konsumen membeli sebuah produk bukan karena produknya , tetapi karena tertarik dengan si penjualnya. disini dijelaskan bahwa si konsumen 70 % membeli suatu produk karena simpatiknya si penjual kepada konsumen. artinya kita harus mendahulukan 'how to sell your self ' bagaimana kita menjual diri' kepada orang lain baru setelah itu kita menjual produk kita, menjual apa gagasan kita. dan disitulah ada satu kunci yang disebut honesty, kejujuran.Tanpa honesty nilai jual kita di mata masyarakat, di mata konsumen, akan rendah.

Kemudian, masih melanjutkan contoh diatas, bagaimana dengan sisi empati-nya ?. disini ada kata 'empati' yang maknanya lebih dalam daripada 'simpati'. kalau simpati adalah kita merasakan apa yang dirasakan orang lain, bila ada atasan sedih kita ikut bersedih, bila menangis kitapun ikut menangis kalau terharu kitapun akan larut dalam keharuannya. tapi empati sedikit di atasnya, bukan hanya ikut bersedih, terharu dan menangis tetapi ikut memberikan suatu solusi. seorang penjual tak akan cukup mendengarkan keluhan, keingintahuan dan rasa penasarannya si konsumen tetapi memberikan suatu solusi dan masukan yang itu tumbuh dari ketulusan hatinya bukan aksi tipu-tipu. kita berfikir seperti apa yang mereka fikirkan, dengan demikian kita akan dengan mudah menciptakan rasa empati kepada mereka.

Selanjutnya adalah Sincerity, ketulusan. Dalam kaitan contoh diatas yaitu antara penjual dan pembeli maka dibutuhkan ketulusan bagi si penjual untuk meraih nilai ketulusan. Kita tahu bahwa ketulusan atau bisa juga dikatakan ikhlas adalah perbuatan yang hanya Allah-lah yang tahu. walaupun dunia tidak mencatat sejarah ketulusan anda dengan tinta emas, tetapi Tuhan dan para malaikat mencatat perbuatan anda. begitupun juga bila si penjual ( seperti contoh diatas ) tidak ikhlas dan terkesan menyembunyikan hak yang harus diterima konsumen, maka bisa jadi nilai jualnya kurang barokah di sisi Allah.

Dan yang ketiga dari Mind Management adalah Action Process, proses tindakan. Akankah kita sukses kalau kita kurang energik, loyo, lunglai dan kurang semangat ? tentu tidak bukan. Dalam melakukan action proses ada hal yang sangat dan seringkali disepelekan, yaitu membiasakan diri melatih pernafasan kita. suatu hal yang sangat sederhana dan mudah tapi kurang kita perhatikan. kita tahu bahwa yang menjadikan kita energik dan penuh semangat berawal dari pasokan oksigen yang kita terima ke dalam tubuh kita. maka hal pertama yang perlu dilakukan dalam action Process adalah Melatih Pernafasan.

Kemudian yang kedua dalam melatih action process adalah membiasakan diri berjalan dengan cepat dari yang biasa, move faster, bergerak lebih cepat karena selama ini kita berjalan lebih lambat. Kita contoh Rosululloh itu bila berjalan cepat sekali sampai-sampai Ali mengejarnya dengan berlari, Rosululloh sangat dinamis sekali dalam bergerak. jadi biasakan berjalan 20% atau 30% lebih cepat dibanding sebelumnya. bukan berarti berjalan disini tergesa-gesa dan sembrono, tapi berjalan cepat dan fokus terhadap suatu yang ingin dicapai.

Lalu yang terakhir adalah Take a first rapid step ' selalu berusaha mengambil langkah pertama dengan segera '. Untuk hal-hal yang sifatnya menuju kebaikan maka segeralah melakukan start awal dengan segera, jangan menunggu dan bimbang dengan langkah kita, lakukan dengan segera dan fokus. Fastabiqul Khairat, berlomba-lombalah kita dalam hal berbuat kebaikan.

Semoga Ulasan Mind Management Process yang singkat diatas dapat memberikan kita pencerahan dan selalu merencanakan sesuatu dengan management berfikir yang matang dari mulai proses berfikir, proses merasakan dan proses aksi yang kita lakukan. Insya Allah kita lanjutkan lagi postingan Motivasi dengan topik yang lebih menyemangat lagi bagi sobat-sobat semua. Semoga Sukses dan keberkahan selalu menyertai kita semua, aamiin.

Automatic Lead Acid Battery Charger

Automatic Lead Acid Battery Charger atau lebih enaknya di sebut charger accu basah yang otomatis. Rangkaian ini dapat mengisi accu basah dan setelah muatan terisi penuh maka rangkaian “Automatic Lead Acid Battery Charger” ini akan memutus arus pengisian secara otomatis. Rangkaian Automatic Lead Acid Battery Charger ini Relay sebagai pemutus arusnya. Rangkaian Automatic Lead Acid Battery Charger ini dapat digunakan untuk mengisi accu 12 volt dan 6 volt, tergantung dari seting titik referensi dan pemilihannya. Pembacaan tegangan puncak (full charge) menggunakan komparator yang ada pada IC NE555. Rangkaian ini dilengkapi saklar Starter charging yang berfungsi untuk memulai proses pengisian accu tersebut.

Rangkaian Automatic Lead Acid Battery Charger

Rangkaian Automatic Lead Acid Battery Charger diatas menggunakan Power Charge berupa transistor NPN A671 dan pembatas arus pengisian adalah R 27 Ohm. Tegangan referensi penanda posisi full charge diatur dengan 2 buah variable resistor 22K dan pemilihannya dengan saklar selektor. Titik yang dipilih saklar tersebut diatur ke 14 Volt untuk Accu 12 Volt dan 7,5 Volt untuk accu 6 volt.

Cara Membuat Kabel USB Extender 10 Meter

Bahasan Kang Eko kali ini adalah tentang Cara Membuat Kabel USB 10 Meter. Mungkin anda pernah mengalami, pada waktu menghubungkan flashdisk atau modem ke perpanjangan kabel USB ( USB Extender ) ternyata perangkat tersebut tidak dikenali oleh komputer anda, padahal flashdisk, modem dan port USBnya bekerja dengan baik. Mengapa hal ini bisa terjadi ?

Tidak dikenalinya flashdisk, modem atau perangkat USB lainnya ketika kita menghubungkan dengan perpanjangan kabel USB ( USB Extender ) disebabkan oleh kualitas kabel USB extender yang kurang baik sehingga terjadi penurunan arus yang mengakibatkan perangkat USB kita tidak dapat bekerja dengan sempurna. Akibatnya, perangkat USB kita menjadi tidak dapat dikenali ( USB can not recognized )

Kabel USB extender pabrikan 10 meter belum tentu kualitasnya bagus dan belum tentu cocok untuk perangkat USB kita. Secara harga kabel USB extender 10 meter juga terbilang mahal yaitu 100 ribu lebih. Ukuran diameter tembaga yang kecil dan kualitas grounding yang kurang baik menyebabkan kabel USB extender yang dijual dipasaran kurang mampu mendriver modem dalam jarak lebih dari 1 meter atau modem tidak akan dikenali.

Bagaimana cara mengatasinya :

Permasalahan ini bisa kita atasi dengan membuat sendiri kabel USB extender dengan menggunakan kabel UTP BELDEN kualitas 1 (kabel LAN / jaringan). Kabel UTP memiliki diameter inti tembaga yang lebih besar dari pada kabel USB extender biasa, serta kualitas tembaga yang lebih baik. Hal ini dikarenakan kabel UTP memang digunakan untuk mengirim data dengan loss yang sedikit, sehingga keunggulan ini dapat kita jadikan sebagai alat untuk membuat kabel USB extender yang berkualitas bagus.

Cara Membuat Kabel USB Extender 10 - 15 Meter.

Sebelumnya kita perlu tahu dulu, kabel USB extender biasa terdiri dari 4 kabel yaitu :

• merah : 5 volt dc
• hijau : data +
• putih : data -
• hitam : ground.

Sedangkan kabel UTP / LAN terdiri dari 8 kabel yaitu :

• orange,
• putih orange, 
• hijau, 
• putih hijau, 
• biru, 
• putih biru, 
• coklat
• putih coklat.

Alat dan Bahan Pembuatan Kabel USB Extender 10 Meter :

1. Kabel USB extender biasa 1 Meter yang sudah kita potong di kedua ujung colokannya. Colokan inilah yang  akan kita gunakan. 
2. Kabel UTP Belden KW 1 : 10 Meter maksimal 15 Meter.
3. Tenol / timah untuk menghubungkan kabel.
4. Solder, gunting, cutter, dan isolasi.

Berikut konfigurasi kabel USB extender dari kabel UTP :

• Kabel UTP orange dan putih orange digabung dan dihubungkan dengan kabel merah USB extender.
• Kabel UTP hijau dihubungkan dengan kabel hijau USB extender.
• Kabel UTP putih hijau dihubungkan dengan kabel putih USB extender.
• Kabel UTP sisanya digabung semua dan dihubungkan dengan kabel hitam USB extender. Dengan memperbesar ground, maka kemungkinan loss (kehilangan) arus sangat kecil.

Setelah selesai, rapikan sambungan kabelnya dengan isolasi dan kabel USB extender 10 - 15 Meter siap digunakan.

Penguat Arus (Current Boster)

Penguat arus atau disebut current boster sering diterapkan pada adaptor atau power supply dengan daya rendah. Fungsi rangkaian ini adalah meningkatkan kemampuan power supply atau adaptor tersebut dalam memberikan sumber arus yang lebih besar. Rangkaian ini dibuat dengan komponen utama berupa transistor yang dipasang sebagai penguat arus dari suatu regulator tegangan positif.

Rangkaian Penguat Arus (Current Boster)

Daftar Komponen Penguat Arus (Current Boster)

• R1 = 1R-2W
• R2 = 10R-2W
• C1 = 35v-470uF
• C2 = 35v-470uF
• Q1 = TIP2955
• IC1 = 78xx Regulator

Rangkaian penguat arus ini merupakan teknik penguatan arus secara umum dari regulator positif LM78xx atau regulator LM317 yang hanya mampu mengallirkan arus maksimal 1A. Dengan pemasangan transistor sebagai penguat arus tersebut maka arus maksimal yang mampu di supply adalah sesuai kemampuan maksimal transistor mengalirkan arus.

Rangkaian Power Supply Tanpa Travo

Rangkaian power supply tanpa travo ini dapat menjadi alternatif untuk membuat sumber tegangan DC 12V langsung dari jaringan listrik komersial tanpa menggunakan travo stepdown. Bagian utama dari power supply tanpa travo ini terdiri dari penurun atau pembatas arus, penyearah filter dan regulator tegangan. Rangkaian power supply tanpa travo secara detil dapat dilihat pada gambar berikut.

Rangkaian Power Supply Tanpa Travo

Bagian penurun arus atau pembatas arus adalah R2 kemudian D1-D4 berfungsi sebagai penyearah. D1-D4 disusun sebagai penyearah jembatan karena jaringan listrik yangdigunakan adalah jaringan 1 phasa.  Kemudian bagian filter menggunakan filter capasitor C2 dan regulator tegangan menggunakan dioda zener 12V.

NB. Rangkaian power supply ini terhubung langsung dengan jaringan listrik tegangan tinggi, jangan menyentuh komponen atau jalur dari power supply atau peralatan yang disupply oleh oleh rangkaian power supply tanpa travo.