PRAKTIKUM TEGANGAN TRANSIEN BERBASIS KOMPUTER

Transkripsi

1 PRAKTIKUM TEGANGAN TRANSIEN BERBASIS KOMPUTER W. Kurniawan * Jurusan Pendidikan Fisika, IKIP PGRI SEMARANG Jl. Lonar no Semarang, Indonesia Tel: ; wawan.hiam@gmail.com ABSTRAK Arikel ini berisi hasil peneliian desain rangkaian egangan ransien pada maakuliah prakikum elekronika dasar I. Dimana proses kerja rangkaian ini didasari oleh komponen kapasior yang mampu melakukan rekombinasi muaan didalam dielekrik unuk menyimpan muaan lisrik. Proses pengisian dan pengosongan muaan didalam kapasior ini ernyaa memicu erjadinya egangan ransien yang berbenuk eksponensial erhadap waku. Tulisan ini akan membahas daa egangan ransien yang dihasilkan ala prakikum ini dan daa secara eori dari penurunan rumus pengisian aau pengosongan muaan didalam kapasior. Arikel ini juga berisi skema rangkaian anarmuka sinyal analog yang dihasilkan dari proses rekombinansi muaan ersebu menjadi sinyal digial yang selanjunya dibaca dan diampilkan oleh kompuer dalam benuk grafik bergerak erhadap waku. Komponen dasar pada rangkaian anarmuka menggunakan IC ADC88 dengan resolusi 8 bi dan egangan maksimal,7 Vol. Daa yang didapa dari rangkaian yang dibangun akan diidenikkan dengan daa dari penurunan rumus pengisian dan pengosongan muaan kapasior. Dalam peneliian ini ernyaa daa prakikum dan daa dari rumusan maemaik ernyaa idenik. Kaa kunci: egangan ransien; eknik anarmuka; kompuer PENDAHULUAN Kurikulum pendidikan Fisika IKIP PGRI Semarang membagi maakuliah elekronika dasar I menjadi dua bagian eori dan prakek. Bagian eori mempelajari komponen komponen pasif seperi resisor, kapasior, ransformaor. Sedangkan bagian prakeknya adalah penggunaan dari komponen pasif unuk menanamkan konsep dasarnya. Pembahasan pada bab kapsior diiik berakan pada fungsi kapasior sebagai penyimpan muaan. Secara eori kapasior erbenuk dari dua keping kondukor sejajar yang diengahnya diberi dielekrik aau bahan non kondukor. Pada saa kedua pla kondukor ersebu diberi beda egangan dan pengaur arus sehingga arus mengalir eraur mengakibakan erjadinya proses rekombinasi muaan didalam dielekrik, efek yang diimbulkan dari proses ini adalah egangan yang berbenuk eksponensial erhadap waku dikedua pla kondukor ersebu, efek ini biasa kia kenal dengan egangan ransien. Proses ini memakan waku yang berganung pada aliran arus dan beda egangan yang diberikan pada keping pla sejajar. Permasalahan yang muncul jika ingin membua ala prakikum egangan ransien ini adalah ala ukur yang digunakan unuk membaca daa egangan ransien yang bergerak erhadap waku. Daa egangan ransien dapa erjadi sanga cepa aau lamba erganung arus dan beda egangan. Oleh karena iu dalam peneliian ini kami mendesain dan membua ala prakikum egangan ransien berbasis kompuer yang ujuannya prakikan dapa mengukur, mengamai dan menganalisa proses rekombinasi muaan yang direpresenasikan dari efek egangan ransien yang secara real ime dapa diampilkan dalam benuk grafik oleh kompuer. METODE PENELITIAN Bahan dan Peralaan Tabel. Dafar bahan dan peralaan No Bahan Peralaan IC : Solder, enol, ADC88, 7LS7, mulimeer 7LS, 7LS9 digial, Resisor : KΩ, KΩ osiloscope, kompuer Kapsior : uf, uf PCB, kabel pelangi, DB-, sakelar Power

2 Eksperimenal Capasior Charge and Discharge Desain rangkaian Penurunan rumus Daa Volage (V) Grafik Gambar. Daa I pengisian dan pengosongan gagal Uji Capasior Charge and Discharge Gambar. diagram alur pelaksanaan peneliian Peneliian ini diawali dengan membua desain rangkaian seperi erliha pada gambar dan gambar. Berikunya bagian keluaran Vc pada gambar dihubungkan ke gambar sebagai inpu analog bagi ADC88. Pengambilan daa pengisian dan pengosongan muaan lisrik didalam kapasior dilakukan dua kali dengan perbedaaan waku isi dan waku buang muaan. Kedua daa lalu digrafikkan didalam program excel. Tahap berikunya penelii juga menguraikan urunan rumus dari rangkaian yang dibagun diaas menjadi sebuah persamaan yang dapa diliha di pembahasan arikel ini. Dalam persamaan yang didapa, lalu oleh penelii digunakan unuk pengambilan daa dimana daa egangan (Vcc), resisor (R) dan kapasias kapasior (C) dibua sama dengan rangkaian yang elah dibua. Hasil kedua daa lalu digrafikkan bersama dan diliha uji chi kuadra apakah berhasil dikaakan idenik aau idak. Jika daa idenik maka peneliian berhasil jika daa idak idenik maka penelii akan mengubah desain rangkaiannya dan melakukan alur dari awal lagi. HASIL DAN PEMBAHASAN Daa peneliian Pengambilan daa dilakukan dilaboraorium elekronika IKIP PGRI Semarang dengan banuan kompuer Penium IV dengan sisem operasi window98se. dilakukan dua kali pengambilan daa dengan melakukan fariasi waku pengisian dan pembuangan muaan, beriku spesifikasi yang digunakan Vcc :,7 V ; R :,KΩ ; C : uf / V. Daa kami ampilkan dalam benuk gambar grafik beriku ini Gambar. Daa II pengisian dan pengosongan Rumusan pengisian muaan lisrik Perhaikan gambar rangkaian yang berfungsi sebagai pengisi muaan pada kapasior beriku ini : Gambar. Rangkaian pengisian muaan lisrik Pada saa perama sakelar di koneksikan kapasior mula mula kosong dan mendapa aliran muaan sebesar : q ( ) = i d () beda egangan pada kapasior sebesar Vo Q( ) ) = = C C ( () i d Sedangkan beda egangan anara kedua ujung resisor R menjadi : Vab = E i d = i R C ()

3 oleh karena Vo () erus berambah, Vab akan erus berkurang, sehingga arus i() pun akan erus berkurang. Jika kia ambil deferensial erhadap waku pada persamaan kia peroleh i = Ae. () pada =, kapasior belum erisi sehingga Vo() = dan I = E / R, sehingga persamaan menjadi : E i( ) = e () R Unuk menyelidikai bagaimana egangan kapasior berambah dengan waku keika kapasior diisi, kia gunakan persamaan beriku : Vo( ) = E( e ) = E( e ) () Rumusan pengosongan muaan lisrik Persamaan adalan persamaan pengisian muaan pada kapasior dan persamaan adalah persamaan pengosongan muaan didalam kapasior. Berikunya dari persamaan dan penelii merubah waku erus menerus hingga didapakan daa daa yang diampilkan dalam pembahasan. Pembahasan Daa I dari ala prakikum dan perumusan pengisian dan pengosongan muaan kami ampilkan dalam grafik bersama sebagai beriku : Capasior Charge Perhaikan gambar rangkaian yang berfungsi sebagai pengosong muaan pada kapasior ini : exsperimen eori 8 Gambar 8. Grafik pengisian muaan daa I Gambar 7. Rangkaian pengosoangan muaan Capasior Discharge Dengan mengarahkan sakelar ke g maka, muaaan yang berada di dalam kapasior akan keluar melewai R hingga habis dengan memerlukan selang waku erenu. q = C * V (7) dq i = d (8) Subiusikan persamaan 7 dv dc i = C + V d d (9) V = i * R () dv V = C * R d () dv = d V () Volage (V) exsperimen Gambar 9. Grafik pengosongan muaan daa I Daa II dari ala prakikum dan perumusan pengisian dan pengosongan muaan lisrik dalam kapasior kami ampilkan dalam grafik beriku : eori Maka solusinya adalah : Vo( ) = Vo exp ()

4 Volage (V) Capasior Charge experimen eori unuk pengambilan daa. Dari abel uji chi-kuadra erliha bahwa daa daa pada ala mengalami deviasi daa yang cukup inggi pada saa proses pengosongan muaan didalam kapasior hal ini erliha dari uji chi-kuadra bahwa besarnya nilai chi-kuadra pada proses pengosongan lebih inggi disbanding keika proses pengisian muaan. Teapi ingginya penyimpangan yang erjadi pada proses pengosongan masih dalam araf wajar, hal ini erliha dari masih dierimanya daa-daa iu dibawah abel chi-kuadra yang ada. 8 Gambar. Grafik pengisian muaan daa II Capasior Discharge KESIMPULAN Peneliian ini elah menghasilkan sebuah ala prakikum egangan ransien dimana daa daa uji coba prakikum dan daa daa secara eori dinyaakan idenik seelah di uji Chi-kuadra. Desain rangkaian yang dihasilkan ini dapa dimodifikasi dengan menggani resisor (R) dan kapasior (C), sehingga daa daa yang didapa bisa berubah. 8 8 exsperimen Gambar. Grafik pengosongan muaan daa II Dari daa I dan daa kedua II oleh penelii dilakukan uji Chi-Kuadra dengan krieria pengujiannya adalah : olak H jika x x (-α) (k-) dengan α = araf nyaa unuk pengujian. Didalam hal lainnya H dierima. Seelah kami paparkan daa kami memperoleh nilai Chi-Kuadra dari kedua daa yang kami ampilkan dalam abel dibawah ini. Ternyaa daa daa pengisian dan pengosongan erliha idenik dengan daa eori yang berwarna merah. Dari abel erliha bahwa semua nilai X dari experimen lebih kecil dari X (-α)(k-) yang didapa dari abel chi-kuadra sehingga dapa dikaakan bahwa hipoesa H dierima aau dengan kaa lain peralaan prakikum ransien ini dapa digunakan eori UCAPAN TERIMA KASIH Peneliian ini idak dapa kami selesaikan anpa banuan bapak Nur Khoiri, M.Pd, M.T sebagai keua jurusan pendidikan Fisika IKIP PGRI Semarang. Diana E.H dan Dinar Avilliani yang memberi semanga luar biasa. DAFTAR PUSTAKA [] Tipler, P.A,. Fisika Unuk Sains dan Teknik, edisi, (dierjemahkan oleh : Bambang Soegijono), Erlangga, Jakara. [] Halliday, D and Resnick, R, 999. Fisika, edisi, (dierjemahkan oleh : Panur silabam), Erlangga, Jakara. [] Kurniawan, W, 8. Rancang Bangun Ala Prakikum Digial Basis TTL, Seminar Nasional Pendidikan Fisika, Semarang. [] Sapaningrum, E dan Kurniawan, W. Model Labware Memanfaakan Program Delphi Dengan Rancang Bangun Anaarmuka Berbasis PC Sebagai Model MBL, Seminar Nasional Pendidikan IPA ke-, Bandung. [] Sudjana, 99. Meode Saisika, edisi, Tarsio, Bandung.

5 Tabel. Daa uji Chi- Kuadra daa prakikum dan secara eori Chi-kuadra Pengisian kapasior X Tabel Chi-kuadara X (-α)(k-) Daa I,, α =, dk = 9 Daa II,, α =, dk = 7 Chi-kuadra Pengosongan Kapasior X Tabel Chi-kuadra X (-α)(k-),7, α =, dk = 9,, α =, dk = 7 Gambar. Rangkaian anarmuka dengan kompuer Gambar. Rangkaian egangan ransien