laporan praktikum elektronika dasar acara 2

LAPORAN PRAKTIKUM

ELEKTRONIKA




SIMULASI RANGKAIAN ELEKTRONIKA

MENGGUNAKAN MULTISIM

















Oleh:
Ahmad Shodik
NIM AIH008029










DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONAL
UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN
FAKULTAS PERTANIAN
PURWOKERTO
2009
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Multisim, the world’s only interactive circuit simulator, memungkinkan user untuk merancang produk lebih baik dengan lebih sedikit waktu. Multisim meliputi satu dari semua versi terintegrasi dari Multicap, membuat perangkat (tool) ideal dengan cara meniru dari rangkaian yang sebenarnya. Multisim 9 juga menawarkan integrasi dengan National Instruments LabVIEW dan Signal Express mengijinkan user untuk untuk mengintegrasikan desain dan mencobanya. Featuring unparalleled ease-of-use and packed with unique and powerfull functions, Multisim merupakan satu sejarah yang mengesankan yang telah membuat simulator paling berhasil dalam industri dengan lebih dari 180.000 para pemakai di seluruh dunia.
B. Tujuan
1. Mengetahui tentang program simulasi pembuatan rangkain elektronika menggunakan software multisim.
2. Mengetahui fungsi program multisim.
3. Mengetahui cara kerja pembuatan simulasi rangkain elektronika menggunakan software multisim.

II. TINJAUAN PUSTAKA
Rangkaian listrik adalah suatu kumpulan elemen atau komponen listrik yang saling dihubungkan dengan cara-cara tertentu dan paling sedikit mempunyai satu lintasan tertutup. Rangkaian listrik terbatas pada elemen atau komponen yang memiliki dua buah terminal atau kutub pada kedua ujungnya. Pembatasan elemen atau komponen listrik pada rangkaian listrik dapat dikelompokkan kedalam elemen atau komponen aktif dan pasif (saintek.uin-suka.ac.id).
Berbicara mengenai Rangkaian Listrik, tentu tidak dapat dilepaskan dari pengertian dari rangkaian itu sendiri, dimana rangkaian adalah interkoneksi dari sekumpulan elemen atau komponen penyusunnya ditambah dengan rangkaian penghubungnya dimana disusun dengan cara-cara tertentu dan minimal memiliki satu lintasan tertutup. Dengan kata lain hanya dengan satu lintasan tertutup saja kita dapat menganalisis suatu rangkaian. Yang dimaksud dengan satu lintasan tertutup adalah satu lintasan saat kita mulai dari titik yang dimaksud akan kembali lagi ke titik tersebut tanpa terputus dan tidak memandang seberapa jauh atau dekat lintasan yang kita tempuh. Rangkaian listrik merupakan dasar dari teori rangkaian pada teknik elektro yang menjadi dasar atay fundamental bagi ilmu-ilmu lainnya seperti elektronika, sistem daya, sistem komputer, putaran mesin, dan teori kontrol (saintek.uin-suka.ac.id).
Membuat rangkaian elektronika tidaklah mudah, diperlukan suatu simulasi terlebih dahulu terhadap rangkaian elektronika yang akan dibuat agar rangkaian yang dibuat nantinya dapat bekerja optimal. Simulasi ini disamping menggambarkan rangkainnya juga memperhitungkan arus, daya, hambatan, tegangan, dsb yang ada dalam rangkaian tersebut, maka dari itu diperlukan suatu program khusus untuk membuat simulasi rangkaian elektronika ini.
Multisim merupakan salah satu software simulasi yang digunakan di lingkungan sistem komputer. Pengenalan ini meliputi cara merangkai, simulasi, pengunaan AC analisis, transient analisis, serta contoh contoh rangkaian (http://lab.binus.ac.id).


Penjelasan:
A. Title Bar, menunjukkan program yang aktif dan nama file yang telah disimpan. Tanda circuit 1 berarti kita belum menyimpan gambar kita.
B. Menu Bar, menunjukkan sejumlah perintah untuk semua fungsi kerja dari sofware multisim. Semakin banyak kita mengetahui fungsi dari setiap sub menu maka semakin efektif kita dalam mengoperasikan sofware multisim.
C. Standard toolbar, menunjukan tombol-tombol yang mewakili fungsi yang ada pada main menu yang sering digunakan.
D. Simulation toolbar, menunjukkan tombol-tombol untuk starting, stopping, dan fungsi simulasi lainnya.
E. Instruments toolbar, menunjukan tombol-tombol untuk setiap instrument seperti: AVO meter, osciloscop, dll.
F. Component toolbar, menunjukan tombol-tombol yang dapat membantu kita dalam memilih komponen-komponen.
G. Circuit window, menunjukan tempat kerja kita dimana rangkaian akan di desain.
H. Design toolbox, menunjukan navigasi tipe file yang berbeda yang telah kita buat. Kita dapat memilih file yang akan kita selesaikan tugasnya.
I. Spreadsheet view, membolehkan kita untuk melihat dan mengedit secara cepat parameter detail yang terdapat pada komponen seperti footprints, attribute dan designnya (multisim.htm).
A. Printed Circuit Board (PCB)
PCB adalah Papan Rangkaian Tercetak atau Printed Circuit Board merupakan suatu papan berlapis tembaga yang digunakan untuk memasang komponen elektronika. Lapisan tembaga berfungsi sebagai penghantar yang menghubungkan komponen satu dengan lainnya. Pembentukan jalur PCB dilakukan dengan cara eatching (pelarutan), dimana sebagian tembaga dilepaskan secara kimia dari suatu papan lapis tembaga kosong (blangko). Tembaga yang tersisa beserta alasnya itulah yang akan membentuk jalur pengawatan PCB. (TIM Penyusun,2008)
B. Diode
Diode adalah devais dua electrode yang berlaku sebagai konduktor satu arah. Diode tipe dasar adalah diode sambungan pn, yang terdiri atas bahan tipe p dan n yang dipisahkan oleh sambungan (junction) (Thomas Sri Widodo,2002). Dioda adalah alat elektronik berterminal dua. Aliran muatan tersebut hanya terjadi bila sebuah rangkaian listrik luar disediakan dan tenaga dibekalkan kepada alat tersebut. Kontrol aliran partikel dirampungkan dengan menggunakan sebuah tenaga luar yang dikesankan melalui dioda tersebut (Fisderald, 1981).
Diode adalah komponen elektronika semikonduktor yang memiliki 1 buah junction, sering disebut sebagai komponen 2 lapis (lapis N dan P) dan secara fisik digambarkan :

Bias diode adalah cara pemberian tegangan luar ke terminal diode. Apabila A diberi tegangan positif dan K diberi tegangan negative maka bias tersebut dikatakan bias maju (forward bias). Pada kondisi bias ini akan terjadi aliran arus dengan ketentuan beda tegangan yang diberikan ke diode atau VA-VK > Vj dan selalu positif. Sebaliknya apabila A diberi tegangan negative dan K diberi tegangan positif, arus yang mengalir (IR) jauh lebih kecil dari pada kondisi bias maju. Bias ini dinamakan bias mundur (reverse bias) pada arus maju (IF) diperlakukan baterai tegangan yang diberikan dengan IF tidak terlalu besar maupun tidak ada peningkatan IR yang cukup significant.
Diode Pertemuan PN
• Suatu pertemuan pn adalah kristal tunggal
semikonduktor yang pada satu sisinya mendapat
penyuntikan atom akseptor dan pada sisi yang lain
mendapat penyuntikan atom donor
• Pertemuan pn merupakan blok bangunan dasar (basic
building block) bagi piranti semikonduktor
• Diode pertemuan pn: pertemuan pn yang pada kedua
sisinya dilekatkan logam (metalurgical bond) sehingga
terdapat dua ujung logam yang merupakan terminal atau
elektrode, yakni anode pada sisi p dan katode pada
sisi n.

C. Transformator
Transformator memberikan cara yang sederhana untuk mengubah tegangan bolak-balik dari satu harga ke harga lainnya. Jika transformator menerima energi pada tegangan rendah dan mengubahnya menjadi tegangan yang lebih tinggi, disebut transformator penaik (step up). Jika transformator diberi energi pada tegangan tertentu dan mengubahnya menjadi tegangan yang lebih rendah, disebut transformator penurun (step down). Setiap transformator dapat dioperasikan baik sebagai transformator penaik maupun penurun, tetapi transformator yang memang dirancang untuk suatu tegangan, harus digunakan untuk tegangan tersebut (Lister,1988).






III. METODOLOGI
A. Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah
1. Laptop
2. Charger
3. Terminal Listrik (Rol Kabel)
4. Software Multisim
B. Cara Kerja
1. Perhatikan arahan teknis pelaksanaan praktikum yang diberikan Asisten.
2. Perhatikan gambar rangkaian elektronika yang akan digambar Praktikan dari Asisten.
3. Mulailah menggambar rangkaian elektronika menggunakan multisim dengan menggunakan petunjuk-petunjuk yang telah diberikan Asisten kepada Praktikan.
4. Save gambar yang telah dibuat di salah satu folder/membuat folder baru.







IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Hasil

A. Pengertian Catu Daya
Catu daya elektronik (atau catu daya yang digunakan dalam elektronik) sering kali berarti sebagai pengubah (altering), pengendalian (controlling), atau pengaturan (regulating) daya listrik. Kata pengatur cukup padat artinya, termasuk penyearah gelombang (rectify), pengubah AC ke DC (invert), menghaluskan (regulasi), atau pengubah tingkat tegangan atau arus, dan beberapa teknik pengaturan juga terliput. Pengaturan penghantaran daya ke beban hanya dapat dilakukan dengan cara menyerap kelebihan daya tadi ke dalam piranti pengatur. Bila kita memperhatikan efisiensi energi, maka untuk mendapatkan hal ini kita perlu penelitian yang lebih mendalam.
Sebaliknya, ada teknik untuk mengatur daya beban tanpa meneimbulkan disipasi daya dalam piranti pengatur. Terlihat pada gambar 1-1. Mungkin masih ada lagi lainnya, tetapi pada dasarnya sama saja. Metoda dasar pengaturan daya listrik ke beban . Banyak cara menggantikan piranti trafo, atau penguat magnetik (magnetic amplifier, biasa disingkat dengan Megamp), dan rheostat, dengan piranti lain seperti transistor, tabung dan thermosistor.

B. Pembahasan
Multisim merupakan salah satu software simulasi yang digunakan di lingkungan sistem komputer. Pengenalan ini meliputi cara merangkai, simulasi, pengunaan AC analisis, transient analisis, serta contoh contoh rangkaian.
Multisim digunakan sebagai simulasi terhadap kegiatan praktikum ini. Di antara kegunaan software multisim yaitu kita dapat membuat simulasi rangkaian elektronika sesuai dengan keinginan kita. Di dalamnya kita dapat mengukur besarnya arus, hambatan, dan tegangan menggunakan icon-icon yang tersedia di menu software multisim.
Cara kerja software multisim yaitu:
1. Klik icon program multisim pada desktop.
2. Setelah jendela program multisim terbuka, mulailah merangkai komponen-komponen elektronika dengan cara mengeklik dua kali komponen yang dipilih.
3. Komponen-komponen elektronika akan muncul dalam keadaan bebas. Untuk menghubungkannya, klik ujung komponen yang satu kemudian hubungkan dengan ujung komponen yang lainnya kemudian lepaskan dengan mengekliknya dua kali.
4. Setelah komponen-komponen tersebut terakit, ukur nilai-nilai yang akan diukur (V, I, R) dengan menggunakan alat ukur yang sudah tersedia pada multisim dengan cara meletakan alat ukur tersebut diantara dua ujung komponen tersebut.
5. Setelah itu, simpan rangkaian yang sudah dibuat di menu file – save.
Arus Listrik
Arus merupakan perubahan kecepatan muatan terhadap waktu atau muatan yang mengalir dalam satuan waktu dengan simbol i (dari kata Perancis : intensite), dengan kata lain arus adalah muatan yang bergerak. Selama muatan tersebut bergerak maka akan muncul arus tetapi ketika muatan tersebut diam maka arus pun akan hilang. Muatan akan bergerak jika ada energi luar yang memepengaruhinya. Muatan adalah satuan terkecil dari atom atau sub bagian dari atom. Dimana dalam teori atom modern menyatakan atom terdiri dari partikel inti (proton bermuatan + dan neutron bersifat netral) yang dikelilingi oleh muatan elektron (-), normalnya atom bermuatan netral. Muatan terdiri dari dua jenis yaitu muatan positif dan muatan negatif Arah arus searah dengan arah muatan positif (arah arus listrik) atau berlawanan dengan arah aliran elektron. Suatu partikel dapat menjadi muatan positif apabila kehilangan elektron dan menjadi muatan negatif apabila menerima elektron dari partikel lain. Coulomb adalah unit dasar dari International System of Units (SI) yang digunakan untuk mengukur muatan listrik.
Simbol: Q = muatan konstan
q = muatan tergantung satuan waktu
muatan 1 elektron = -1,6021 x 10-19 coulomb
1 coulomb = -6,24 x 1018 elektron
Secara matematis arus didefinisikan : I = dq/dt
Satuannya : Ampere (A)
Dalam teori rangkaian arus merupakan pergerakan muatan positif. Ketika terjadi beda potensial disuatu elemen atau komponen maka akan muncul arus dimana arah arus positif mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah dan arah arus negatif mengalir sebaliknya.
Macam-macam arus :
1. Arus searah (Direct Current/DC)
Arus DC adalah arus yang mempunyai nilai tetap atau konstan terhadap satuan waktu, artinya diaman pun kita meninjau arus tersebut pada waktu berbeda akan mendapatkan nilai yang sama.
2. Arus bolak-balik (Alternating Current/AC)
Arus AC adalah arus yang mempunyai nilai yang berubah terhadap satuan waktu dengan karakteristik akan selalu berulang untuk perioda waktu tertentu (mempunyai perida waktu: T).
Tegangan
Tegangan atau seringkali orang menyebut dengan beda potensial dalam bahasa Inggris voltage adalah kerja yang dilakukan untuk menggerakkan satu muatan (sebesar satu coulomb) pada elemen atau komponen dari satu terminal/kutub ke terminal/kutub lainnya, atau pada kedua terminal/kutub akan mempunyai beda potensial jika kita menggerakkan/memindahkan muatan sebesar satu coulomb dari satu terminal ke terminal lainnya. Keterkaitan antara kerja yang dilakukan sebenarnya adalah energi yang dikeluarkan, sehingga pengertian diatas dapat dipersingkat bahwa tegangan adalah energi per satuan muatan.
Secara matematis : V = dw/dq
Satuannya : Volt (V)
Dua istilah yang seringkali dipakai pada Rangkaian Listrik, yaitu:
1. Tegangan turun/ voltage drop
Jika dipandang dari potensial lebih tinggi ke potensial lebih rendah dalam hal ini
dari terminal A ke terminal B.
2. Tegangan naik/ voltage rise
Jika dipandang dari potensial lebih rendah ke potensial lebih tinggi dalam hal ini
dari terminal B ke terminal A.
Hambatan
Hambatan adalah hasil kali antara tegangan dengan arus, sehingga antara hambatan dengan tegangan dan arus berbanding lurus. Oleh karena itu, jika nilai hambatannya besar maka nilai tegangan dan arusnya juga besar.
Secara matematis hambatan dirumuskan R = V x I; dimana R: hambatan (ohm), V: tegangan (volt), dan I: arus (ampere).

B. rinsip kerja catu daya linear
Perangkat elektronika mestinya dicatu oleh suplai 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.

C. Penyearah (rectifier)
Prinsip penyearah (rectifier) yang paling sederhana ditunjukkan pada gambar 1-2 berikut ini. Transformator diperlukan untuk menurunkan tegangan AC dari jala-jala listrik pada kumparan primernya menjadi tegangan AC yang lebih kecil pada kumparan sekundernya.




Gambar 1-2 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 1-3.

Gambar 1-3 Rangkaian penyearah gelombang penuh


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.


Gambar 1-4 Rangkaian penyearah setengah gelombang dengah filter C


Gambar 1-4 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 1-5 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.


Gambar 1-5 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 << vr =" VM(T/RC)" vr =" I" t="Tp," t =" Tp" f =" 1/50" t =" 1/2" tp =" 0.01" c =" I.T/Vr" 75 =" 6600">