Eksperimen Fisika Lanjut

Tegangan Power Supply Teregulasi

Menggunakan Regulator Variabel LM 317

Oleh

Elfi Yuliza 73194

Mairizwan 84147

Sri Ramadela P 73180

Dosen Pembimbing

Drs. Hufri, M.Si

Harman Amir, M.Si

Jurusan Fisika

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

UNIVERSITAS NEGERI PADANG

2009

“ Tegangan Power Supply Teregulasi Menggunakan Regulator Variabel LM 317 ”

1. Tujuan :

a. Untuk menghasilkan tegangan keluaran power supply yang stabil dan

bervariasi

b. Menentukan tegangan minimum keluaran dari LM 317

c. Menentukan tegangan maksimumkeluaran dari LM 317

2. Alat dan Bahan

a. Transformator

b. Kapasitor

c. Resistor

d. Dioda

e. Potensiometer

f. LM 317

g. Multimeter

h. Project board

i. Osiloscop

j. kabel penghubung

3. Gambar

4. Dasar Teori

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, 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.

Untuk meregulasi tegangan keluaran tersebut, diperlukan sebuah regulator. Regulator

adalah suatu piranti untuk meminimalkan efek perubahan dalam parameter rangkaian dan

variable- variable pada tegangan keluaran, regulasi merupakan upaya untuk membuat catu

daya tidak berubah bila ditarik arus beban dalam batas-batas tertentu.

Pada eksperimen ini regulator yang digunakan memakai IC LM 317, yang bekerja pada

tegangan maksimum 25 volt,sedangkan tegangan keluaran pada rangkaian power supply

teregulasi antara 1,2-30 Volt, arus keluaran mencapai 1,5 A.

LM 317 mempunyai sifat-sifat antara lain :

keluaran dapat distel sampai serendah 1,5 Volt

Ditanggung arus keluaran sebesar 1.5 A

Peregulasian saluran Lumrahnya 0,01 %

Peregulasian beban lumrahnya 0,1 %

Pencegah kebakaran intern, 100 % secara listrik

Tidak perlu menumpukkan banyak tegangan

Kemasan transistor standar dengan 3 kawat

Penolakan kerut 80 dB

Analisis Rangkaian

Analisis rangkaian, rangkaian terdiri dari beberapa analisis antara lain:

1. Analisis pada penyearah gelombang penuh system jembatan

Rangkaian penyearah gelombang penuh system jembatan terdiri dari transformator

step down, empat buah dioda penyearah membentuk suatu system jembatan , tahanan

dan kapasitor keluaran. Pada keluaran dari penyearah dapat dipasang sebuah LED

sebagai indikator. Rangkaian dari penyearah gelombang penuh system jembatan

dengan polaritas tunggal dan polaritas ganda dapat diperhatikan gambar

Dalam keadaan tanpa filter, tegangan keluaran dari penyearah gelombang penuh

system jembatan dengan polaritas ganda:

VDC =± 2(Vp−2 VD)

π

Bila pada keluaran dari penyearah ini dipasang kapasitor, maka akan dihasilkan

tegangan riak. Untuk penyearah gelombang penuh dengan polaritas tunggal, tegangan

keluaran DC dan tegangan riak masing-masing dapat ditulis dalam bentuk:

VDC =±(Vp−12

Vrpp)

Vrpp=±Vp

2 fRC

Tegangan keluran DC dan tegangan riak tergantung kepada tegangan puncak dari

sumber dan nilai komponen yang diberikan.

2. Dari keluaran rangkaian penyearah gelombang penuh merupakan tegangan yang tidak

teregulasi,sedangkan untuk meregulasikannya digunakan sebuah IC LM 317 yang

mempunyai fungsi meregulasi tegangan keluaran dan tegangan keluaran dari regulator

LM 317 juga dapat divariasikan dengan menambahkan potensiometer yang berfungsi

mengatur tegangan keluran mulai dari 1,2 volt sampai 30 volt.

Dari rangkaian dapat kita hitung tegangan keluaran teregulasi

Vo=VR1 + VR2

Vo= I1 R1+ I2 R2

Dari hukum arus kirchoff berlaku hubungan:

I1 + I adj = I2

Vo = I1 R1 + (I1 + Iadj ) R2

Vo = I1 (R1 + R2) + Iadj R2

Arus pada tahanan R1

I1 = Vref / R1

Vo = (R1 + R2 ) Vref / R1 + Iadj R2

Vo = (1+R2 / R1) Vref + Iadj R2

5. Prosedur Kerja

Pembuatan perangkat power supply teregulasi

1. Siapkan semua peralatan dan komponen yang diperlukan

2. Rakit komponen seperti gambar

3. Beriakan tegangan PLN (220 V) pada masukan pada transformator

4. Amati tegangan keluaran sebelum teregulasi pada osiloskop

5. Amati tegangan keluaran setelah teregulasi

6. Variasikan tahanan R2 (potensiometer) yang disunakan dan ukur tegangan

keluaran untuk setiap variasi tahanan R2

7. Masukkan data hasil pengukuran pada table.

6. Tabel Data

Tabel 1, Dengan variasi R2

No R1 (Ω) R2(Ω) Iadj (μA) Vref (V) Vo ukur(V)

Vo hitung (V)

1 220 5000 100 1.24 29.8 29.92 220 4500 100 1.24 26.2 27.053 220 4000 100 1.24 24.3 24.184 220 3500 100 1.24 21.4 21.315 220 3000 100 1.24 18.5 18.456 220 2500 100 1.24 15.6 15.587 220 2000 100 1.24 12.7 12.718 220 1500 100 1.24 9.8 9.849 220 1000 100 1.24 7 6.9710 220 500 100 1.24 4.2 4.111 220 0 100 1.24 1.2 1.24

Tabel 2, Variasi Tahanan Beban

No Vo (Volt) Rb(Beban) Vob

1 510 Ohm10 KOhm100 KOhm

2 1510 Ohm10 KOhm100 KOhm

3 2510 Ohm10 KOhm100 KOhm

7. Pengolahan Data

Diketahui:

R1=220 Ω

Iadj = 100 μA

Vref = 1.24 V

Ditanya: Vo hitung = ..........................?

penyelesaian

Vo hitung = (1 +R 2R 1

) Vref + Iadj R2

Persentase kesalahan = [(Vo hitung-Vo ukur):Vo hitung]*100%

R2 = 5000 Ω

Vo ukur = 29.8 V

Vo hitung = (1 + 5000 Ω220 Ω

) 1.24 + 100 .10-6 A .5000 Ω

= 29.4 V + 0.5 V

= 29.9 V

% kesalahan = [(29.9V-29.8V) / 29.9V]*100%

= 0.33%

R2 = 4500 Ω

Vo ukur =26.2V

Vo hitung = (1 + 4500 Ω220 Ω

) 1.24 + 100 .10-6 A .4500 Ω

= 26.6 V + 0.45V

= 27.05 V

% kesalahan =[(27.05-26.2)V / 27.05V]*100%

= 3.1 %

R2 = 4000 Ω

Vo ukur =24.3 V

Vo hitung = (1 + 4000 Ω220 Ω

) 1.24 + 100 .10-6 A .4000 Ω

= 23.78 V + 0.4V

= 24.18 V

% kesalahan =[(24.18-24.3)V / 24.18V]*100%

= 0.49 %

R2 = 3500 Ω

Vo ukur =21.4 V

Vo hitung = (1 + 3500 Ω220 Ω

) 1.24 + 100 .10-6 A .3500 Ω

= 20.96 V + 0.35V

= 21.31 V

% kesalahan =[(21.31-21.4)V / 21.31V]*100%

= 0.4%

R2 = 3000 Ω

Vo ukur =18.5 V

Vo hitung = (1 + 3000 Ω220 Ω

) 1.24 + 100 .10-6 A .3000 Ω

= 18.15 V + 0.3V

= 18.45 V

% kesalahan =[(18.45 - 18.5)V / 18.45V]*100%

= 0.27%

R2 = 2500 Ω

Vo ukur =15.6 V

Vo hitung = (1 + 2500 Ω220 Ω

) 1.24 + 100 .10-6 A .2500 Ω

= 15.33 V + 0.25V

=15.58 V

% kesalahan =[(15.58 - 15.6)V / 15.58V]*100%

= 0.13%

R2 = 2000 Ω

Vo ukur =12.7 V

Vo hitung = (1 + 2000 Ω220 Ω

) 1.24 + 100 .10-6 A .2000 Ω

= 12.51 V + 0.2 V

= 12.71 V

% kesalahan =[(12.71 – 12.7 )V / 12.71 V]*100%

= 0.07%

R2 = 1500 Ω

Vo ukur =9.8 V

Vo hitung = (1 + 1500 Ω220 Ω

) 1.24 + 100 .10-6 A .1500 Ω

= 9.69 V + 0.15V

= 9.84 V

% kesalahan =[(9.84 – 9.8)V / 9.84 V]*100%

= 0.4%

R2 = 1000 Ω

Vo ukur =7 V

Vo hitung = (1 + 1000 Ω220 Ω

) 1.24 + 100 .10-6 A .1000 Ω

= 6.87 V + 0.1V

= 6.97 V

% kesalahan =[(6.97 - 7)V / 6.97 V]*100%

= 0.43 %

R2 = 500 Ω

Vo ukur =4.2 V

Vo hitung = (1 + 500 Ω220 Ω

) 1.24 + 100 .10-6 A .500 Ω

= 4.05 V + 0.05V

= 4.1 V

% kesalahan =[(4.1 - 4.2)V / 4.1 V]*100%

= 2.4%

R2 = 0 Ω

Vo ukur =1.2 V

Vo hitung = (1 + 0Ω

220 Ω ) 1.24 + 100 .10-6 A .0 Ω

= 1.24 V + 0

= 1.24 V

% kesalahan =[(1.24 – 1.2)V / 1.24 V]*100%

= 3.2%

8. Grafik

a. Grafik Hubungan Tegangan Keluran Terhadap Variasi R2

0 1000 2000 3000 4000 5000 60000

5

10

15

20

25

30

35

f(x) = 0.00567090909090909 x + 1.34090909090909R² = 0.999301589323428

Grafik Hubungan Tahanan R2 dengan tegangan keluaran Vo

Tahanan R2 (Ω)

Tega

nagn

kel

uara

n (V

)

b. Grafik Hubungan Tegangan Keluaran Terhadap Beban Yang digunakan

Interpretasi Grafik

Berdasarkan grafik hubungan tegangan keluaran terhadap variasi R2 didapat

persamaan garisnya untuk pengukuran Vo = 0.005 R2+1.340 dan untuk pengukuran

Vo = 0.005 R2+1.238. Berdasarkan pada kedua persamaan ini terlihat hubungan

bahwa tegangan keluaran berbanding lurus dengan R2, semakin besar tahanan R2 ,

maka tegangan keluaran akan semakin besar juga dan sebaliknya makin kecil R2 maka

tegangan keluarannya juga akan semakin kecil. Berdasarkan grafik tersebut juga

didapat koefisien regresi untuk pengukuran R=0.99 dan untuk perhitungan R=1. Hal

ini menunjukan keakuratan data yang didapat dimana keakuratan data sangat baik jika

koefisien regresinya mendekati satu. Hal ini berarti data yang didapat dari pengukuran

sudah akurat.

9. Kesimpulan

Adapun kesimpulan yang dapat diambil diantaranya:

a. Dihasilkan tegangan keluaran power supplay yang stabil dan bervariasi

menggunakan regulator variable LM 317

b. Tegangan minimum keluaran dari LM 317 didapat apabila tahanan R2 diatur

minimum (0Ω). Tegangan minimum keluaran yang didapat adalah 1.2 V untuk

pengukuran dan 1.24 untuk perhitungan.

c. Tegangan maksimum keluaran dari LM 317 didapat apabila tahanan R2 diatur

maksimum (5000 Ω). Tegangan maksimum keluaran yang didapat adalah

29.8 V untuk pengukuran dan 29.9 V untuk perhitungan.

d. Adapun kesalahan yang terjadi disebabkan antara lain yaitu:

1) Kesalahan kalibrasi alat ukur

2) Kesalahan titik nol alat ukur

3) Kesalahan paralaks

4) Keterampilan praktikan

5) Kesalahan perhitungan

10. Daftar Pustaka

Sutrisno. Elektronika Lanjutan : Teori dan penerapan. Institut Tekhnologi Bandung,

Bandung

Sutrisno Elektronika teori dan Penerapannya. Jilid 1. Tekhnologi Bandung, Bandung

Sutrisno Elektronika teori dan Penerapannya. Jilid 2. Tekhnologi Bandung, Bandung

Wasito S.1997. Data Sheet Book 1 Data IC Linier, TTL dan CMOS, PT Eleks Media

Komputindo. Jakarta